帶寬可變的數字上變頻系統的製作方法
2023-07-06 03:56:56 1
專利名稱：帶寬可變的數字上變頻系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及數位訊號處理技術領域，特別涉及一種帶寬可變的數字上變頻系統。
背景技術：
隨著移動通信的發展，移動通信的用戶逐漸增多，對數據業務的要求也越來越高，WIMAX、LTE等3G、4G的應用日漸廣泛。WIMAX、LTE與2G的GSM的一個區別在於GSM的信號帶寬是固定的200KHz，而WIMAX、LTE的信號帶寬有多種可能，如LTE包括I. 4MHz、3MHz、5MHz、IOMHz、15MHz、20MHz 等，WIMAX 包括 5MHz、7MHz、IOMHz、2OMHz 等。在數字中頻處理系統中，數字上變頻器(DUC)的主要功能是對輸入的數位訊號進 行各種調製和頻率變換，即在數字域內實現調製和混頻，最後輸出高速的調製信號。目前，應用較多的數字上變頻器，主要是對固定帶寬、固定數據速率輸入的信號進行處理。在輸入信號的帶寬和數據速率存在多種可能的情況下，需要集成多個數字上變頻器，這樣會增加系統的成本、複雜度、體積、功耗等，甚至有可能導致系統無法實現。還有一部分數字上變頻器，雖然可以應對輸入信號帶寬以及數據速率可變的情況，但是每當輸入信號的帶寬變化時，都需要重新配置數字上變頻器，這種使用方式限制了應用。在處理WIMAX、LTE信號的數字中頻處理系統中，利用已有傳統的固定帶寬信號輸入的數字上變頻器的簡單複製，來實現多種輸入帶寬信號的數字上變頻，是不能滿足要求的。
實用新型內容本實用新型實施例針對現有技術的不足，提出了一種帶寬可變的數字上變頻系統，以處理LTE、WIMAX的各種帶寬的基帶信號。本實用新型帶寬可變的數字上變頻系統，包括依次相連的可變帶寬基帶成型濾波器、第一級可變帶寬內插濾波器組、第二級固定帶寬內插濾波器組、調製處理模塊和增益控制模塊，所述可變帶寬基帶成型濾波器為按照處理預定最大帶寬基帶信號每個數據所需的時鐘周期處理接收到的各種帶寬基帶信號的每個數據的可變帶寬基帶成型濾波器；所述第一級可變帶寬內插濾波器組為將所述可變帶寬基帶成型濾波器輸出的各種帶寬的基帶信號的數據速率內插到所述預定最大帶寬基帶信號的數據速率的可變帶寬內插濾波器組；所述第二級固定帶寬內插濾波器組為將所述第一級可變帶寬內插濾波器組輸出信號的數據速率內插到特定數據速率的固定帶寬內插濾波器組，所述特定數據速率根據需求而定。本實用新型實施例帶寬可變的數字上變頻系統，其中的可變帶寬基帶成型濾波器和第一級可變帶寬內插濾波器組均由固定帶寬濾波器變化而來，可變帶寬基帶成型濾波器按照預定的最大帶寬基帶信號的標準處理各種帶寬的基帶信號，第一級可變帶寬內插濾波器組將各種數據速率的基帶信號統一內插到預定的最大數據速率，以便後續處理。如此，實現了處理LTE或WIMAX的各種帶寬基帶信號的目的，不需要改變硬體或軟體，也不需要重新配置，使用靈活方便。
圖I是本實用新型帶寬可變的數字上變頻系統的結構示意圖；圖2是增加控制模塊後本實用新型帶寬可變的數字上變頻系統的結構示意圖；圖3是本實用新型帶寬可變的數字上變頻系統中第一級可變帶寬內插濾波器組的內部結構示意圖；圖4是增加時延調整模塊後本實用新型帶寬可變的數字上變頻系統的結構示意·圖。
具體實施方式
本實用新型實施例帶寬可變的數字上變頻系統，首先可以用於對數位訊號進行數字上變頻處理，但又不同於傳統的固定帶寬的數字上變頻系統。當輸入信號的帶寬是可變的，並且幾種可能的帶寬滿足整數倍的關係時，本實用新型實施例中的數字上變頻系統可以處理這幾種可能的帶寬的輸入信號，而不需要集成多個固定帶寬的數字上變頻器，所需資源與只能處理最大帶寬這一種帶寬信號的固定帶寬數字上變頻器的資源相當。同時，不需要重新配置硬體等操作，使用方便。
以下結合附圖與實施例詳細解釋本實用新型。本實用新型帶寬可變的數字上變頻系統，如圖I所示，包括依次相連的可變帶寬基帶成型濾波器101、第一級可變帶寬內插濾波器組102、第二級固定帶寬內插濾波器組
103、調製處理模塊105和增益控制模塊106。所述可變帶寬基帶成型濾波器用於按照處理預定最大帶寬基帶信號每個數據所需的時鐘周期處理各種帶寬基帶信號的每個數據；所述第一級可變帶寬內插濾波器組用於將所述可變帶寬基帶成型濾波器輸出的各種帶寬的基帶信號的數據速率內插到預定最大帶寬基帶信號的數據速率；所述第二級固定帶寬內插濾波器組用於將所述第一級可變帶寬內插濾波器組輸出信號的數據速率內插到特定數據速率，所述特定數據速率根據需求而定。由以上描述可知，可變帶寬基帶成型濾波器與第一級可變帶寬內插濾波器組在做出相應處理前需要知道當前基帶信號的帶寬。作為一個優選的實施例，本實用新型採用一個控制模塊通知當前基帶信號的帶寬，如圖2所示，通知的方式優選地為向可變帶寬基帶成型濾波器和第一級可變帶寬內插濾波器組發送BW Select信號，即帶寬選擇信號，該信號包含了當前信號帶寬的信息，該控制模塊107可以是MCU晶片等。不同帶寬基帶信號的數據速率是不同的，如LTE帶寬分別為I. 4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz,其數據速率分別為 I. 92MSPS、3. 84MSPS、7. 68MSPSU5. 36MSPS、23. 04MSPS、30. 72MSPS，預定的最大帶寬基帶信號則為20MHz的信號，對應的預定最大數據速率為 30. 72MSPS。可變帶寬基帶成型濾波器是由固定帶寬的基帶成型濾波器變化得來的，濾波器的具體形式可以是FIR(有限脈衝響應濾波器)或IIR(無限脈衝響應濾波器)等。針對需要處理的可能的多種帶寬，以預定的最大帶寬即最大數據速率的情況為基礎，設計固定帶寬的基帶成型濾波器。系統應用於非最大帶寬情況時，基帶數據速率較最大數據速率低，即每個數據佔用的時鐘周期多一些。利用控制模塊的邏輯控制，使固定帶寬的基帶成型濾波器在多出來的這些時鐘周期處於不工作狀態，相當於拋掉了輸入數據多出來的這些時鐘周期，使各種帶寬情況輸入數據的時序，對於濾波器的工作狀態來說，相當於是一樣的。這樣可以達到利用一個固定帶寬濾波器處理各種可能帶寬數據的目的，綜合效果是一個可變帶寬的基帶成型濾波器。第一級可變帶寬內插濾波器組包括若干個可變帶寬內插濾波器，還可以包括若干個固定帶寬內插濾波器。其中，固定帶寬內插濾波器適用於數據速率與預定最大數據速率不成倍數關係的基帶信號，可變帶寬內插濾波器適用於數據速率與預定最大數據速率成倍數關係的基帶信號，且可變帶寬內插濾波器可以是由固定帶寬的FIR、CIC(積分梳妝濾波器)或者半帶內插濾波器變化得來的。可變帶寬內插濾波器和固定帶寬內插濾波器的具體個數，由需要處理的不同帶寬的種類所決定。 假設第一級可變帶寬內插濾波器組包括P個可變帶寬內插濾波器和Q個固定帶寬內插濾波器，則P應大於等於2，P個內插濾波器通過級聯方式相連，用於對基帶信號進行一級一級的內插，直至將基帶信號的數據速率插值到預定最大數據速率。P的數值由需要做插值處理的帶寬信號的帶寬種類數決定，對於非最小數據速率的基帶信號不需要經過全部可變帶寬內插濾波器的內插，因此，P個可變內插濾波器中一部分濾波器的輸入端打開，一部分濾波器的輸入端不需要打開。具體地前M個內插濾波器的輸入端打開，後P-M個內插濾波器的輸入端關閉，M應大於等於I且小於等於P，M的具體數值取決於待插值基帶信號的數據速率與預定最大數據速率的差值及可變帶寬內插濾波器的內插倍數。固定帶寬內插濾波器的個數Q應大於等於I，Q個固定帶寬內插濾波器分別將各自對應數據速率的基帶信號的數據速率插值到預定最大數據速率。如，需要處理I. 4MHz、3MHz、5MHz、IOMHz、15MHz、20MHz 這六種帶寬的 LTE 信號，除15MHz外，其他帶寬信號的數據速率均與預定最大數據速率成倍數關係。對應的第一級可變帶寬內插濾波器組的結構如圖3所示，其中，第一、第二、第三和第四內插濾波器均為2倍內插濾波器，第五內插濾波器為固定帶寬內插濾波器，用於對15MHz帶寬的信號進行插值。由於第四內插濾波器僅在對I. 4MHz帶寬的信號進行插值時用到，因此，其實第四內插濾波器也是個固定帶寬內插濾波器。這樣，第一級可變帶寬內插濾波器組中可變帶寬內插濾波器的個數是3，固定帶寬內插濾波器的個數是2。再如，需要處理3MHz、5MHz、10MHz、l5MHz、20MHz這五種帶寬的LTE信號時，可變帶寬內插濾波器的個數是2。第二級固定帶寬內插濾波器組中的內插濾波器可以是FIR、CIC或者半帶內插濾波器，其個數可以是1-3個。內插倍數由後續模塊的需求所確定。當本實用新型實施例帶寬可變的數字上變頻系統應用於LTE時，如圖3所示，所述第一級可變帶寬內插濾波器組包括依次相連的第一內插濾波器1021、第一信號選擇器1022、第二內插濾波器1023、第二信號選擇器1024、第三內插濾波器1025、第三信號選擇器1026、第四內插濾波器1027和第四信號選擇器1028，還包括第五內插濾波器1029。所述第五內插濾波器用於將23. 04MSPS數據速率的信號插值到30. 72MSPS，其他各個所述內插濾波器的內插倍數均為2倍。所述第一信號選擇器、第二信號選擇器和第三信號選擇器各自包括兩個輸入端和一個輸出端，所述第四信號選擇器包括三個輸入端和一個輸出端。各信號選擇器與內插濾波器的連接關係如下。所述可變帶寬基帶成型濾波器的輸出端分別連接所述第一信號選擇器的第二輸入端、所述第一內插濾波器的輸入端和所述第五內插濾波器的輸入端；所述第一信號選擇器的第一輸入端連接所述第一內插濾波器的輸出端，輸出端分別連接所述第二內插濾波器的輸入端、第二信號選擇器的第二輸入端；所述第二信號選擇器的第一輸入端連接所述第二內插濾波器的輸出端，輸出端分別連接所述第三內插濾波器的輸入端、所述第三信號選擇器的第二輸入端；所述第三信號選擇器的第一輸入端連接所述第三內插濾波器的輸出端，輸出端分別連接所述第四內插濾波器的輸入端和所述第四信號選擇器的第二輸入端；所述第四信號選擇器的第一輸入端連接所述第四內插濾波器的輸出端，第三輸入端連接所述第五內插濾波器的輸出端，輸出端連接所述第二級固定帶寬內插濾波器組。所述控制模塊根據所述可變帶寬基帶成型濾波器接收到的當前基帶信號的帶寬發出BW Select信號,各個信號選擇器根據BW Select信號選擇對應的輸入端接收信號,另外的輸入端則停止接收信號，使當前基帶信號經過前M個內插濾波器插值到30. 72MSPS後，不再經過後P-M個內插濾波器，由第四信號選擇器輸出數據速率為30. 72MSPS的信號。本實用新型實施例帶寬可變的數字上變頻系統處理多種帶寬信號的過程如下當前基帶信號的帶寬確定後，控制模塊分別向可變帶寬基帶成型濾波器、第一級可變帶寬內插濾波器組發出與當前帶寬基帶信號相對應的BW Select信號。當前帶寬基帶信號首先通過可變帶寬基帶成型濾波器，可變帶寬基帶成型濾波器對應工作於當前帶寬，完成對信號的濾波處理，該基帶成型濾波器的輸出信號速率與輸入信號速率相同。第一級可變帶寬內插濾波器組的目的是將各種可能帶寬信號的數據速率內插到統一值，即最大帶寬信號的數據速率，以LTE信號為例，即20MHz對應的30. 72MSPS。各種帶寬信號經過第一級可變帶寬內插濾波器組後，輸出信號速率均被調整為30. 72MSPS，後續模塊的處理可以統一，不再區分不同帶寬的信號。當帶寬可變的數字上變頻系統應用在I. 4MHz帶寬基帶信號的情況下時，基帶數據速率為I. 92MSPS，基帶信號通過可變帶寬基帶成型濾波器101，經過第一內插濾波器1021的2倍內插後，數據速率變為3. 84MSPS，經過第一信號選擇器1022及第二內插濾波器1023的2倍內插後，數據速率變為7. 68MSPS，經過第二信號選擇器1024及第三內插濾波器1025的2倍內插後，數據速率變為15. 36MSPS，經過第三信號選擇器1026及第四內插濾波器1027的2倍內插後，數據速率變為30. 72MSPS，最後經過第四信號選擇器1028輸出，即是
I.4MHz信號經過第一級可變帶寬內插濾波器組102的輸出。當帶寬可變的數字上變頻系統應用在3MHz帶寬基帶信號的情況下時，基帶數據速率為3. 84MSPS，基帶信號通過可變帶寬基帶成型濾波器101，經過第一內插濾波器1021的2倍內插後，數據速率變為7. 68MSPS，經過第一信號選擇器1022及第二內插濾波器1023的2倍內插後，數據速率變為15. 36MSPS，經過第二信號選擇器1024及第三內插濾波器1025的2倍內插後，數據速率變為30. 72MSPS，經過第三信號選擇器1026，不經過第四內插濾波器1027數據速率仍為30. 72MSPS，最後經過第四信號選擇器1028輸出，即是3MHz信號經過第一級可變帶寬內插濾波器組102的輸出。當帶寬可變的數字上變頻系統應用在5MHz帶寬基帶信號的情況下時，基帶數據速率為7. 68MSPS，基帶信號通過可變帶寬基帶成型濾波器101，經過第一內插濾波器1021的2倍內插後，數據速率變為15. 36MSPS，經過第一信號選擇器1022及第二內插濾波器1023的2倍內插後，數據速率變為30. 72MSPS，經過第二信號選擇器1024，不經過第三內插濾波器1025，經過第三信號選擇器1026，不經過第四內插濾波器1027數據速率仍為30. 72MSPS，最後經過第四信號選擇器1028輸出，即是5MHz信號經過第一級可變帶寬內插濾波器組102的輸出。當帶寬可變的數字上變頻系統應用在IOMHz帶寬基帶信號的情況下時，基帶數據速率為15. 36MSPS，基帶信號通過可變帶寬基帶成型濾波器101，經過第一內插濾波器1021的2倍內插後，數據速率變為30. 72MSPS，經過第一信號選擇器1022，不經過第二內插濾波器1023，經過第二信號選擇器1024，不經過第三內插濾波器1025，經過第三信號選擇 器1026，不經過第四內插濾波器1027數據速率仍為30. 72MSPS，最後經過第四信號選擇器1028輸出，即是IOMHz信號經過第一級可變帶寬內插濾波器組102的輸出。當帶寬可變的數字上變頻系統應用在15MHz帶寬基帶信號的情況下時，基帶數據速率為23. 04MSPS，基帶信號通過可變帶寬基帶成型濾波器101，經過第五內插濾波器1029，數據速率變為30. 72MSPS，最後經過第四信號選擇器1028輸出，即是15MHz信號經過第一級可變帶寬內插濾波器組102的輸出。當帶寬可變的數字上變頻系統應用在20MHz帶寬基帶信號的情況下時，基帶數據速率為30. 72MSPS，基帶信號通過可變帶寬基帶成型濾波器101，不經過第一內插濾波器1021，經過第一信號選擇器1022，不經過第二內插濾波器1023，經過第二信號選擇器1024，不經過第三內插濾波器1025，經過第三信號選擇器1026，不經過第四內插濾波器1027數據速率仍為30. 72MSPS，最後經過第四信號選擇器1028輸出，即是20MHz信號經過第一級可變帶寬內插濾波器組102的輸出。作為一個優選的實施例，本實用新型實施例帶寬可變的數字上變頻系統還包括時延調整模塊104，如圖4所示，所述時延調整模塊連接於所述第二級固定帶寬內插濾波器組與所述調製處理模塊之間。所述控制模塊還用於向時延調整模塊發送BW Select信號，時延調整模塊根據BW Select信號，統一所述第二級固定帶寬內插濾波器組輸出的各基帶信號的時延。以上內容是以LTE信號為例進行的說明，當本實用新型帶寬可變的數字上變頻系統應用於Wimax信號時，相應的數字做適應性調整。以上所述的本實用新型實施方式，並不構成對本實用新型保護範圍的限定。任何在本實用新型的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的權利要求保護範圍之內。
權利要求1.一種帶寬可變的數字上變頻系統，其特徵在幹， 包括依次相連的可變帶寬基帶成型濾波器、第一級可變帶寬內插濾波器組、第二級固定帶寬內插濾波器組、調製處理模塊和增益控制模塊， 所述可變帶寬基帶成型濾波器為按照處理預定最大帶寬基帶信號每個數據所需的時鐘周期處理接收到的各種帶寬基帶信號的每個數據的可變帶寬基帶成型濾波器； 所述第一級可變帶寬內插濾波器組為將所述可變帶寬基帶成型濾波器輸出的各種帶寬的基帶信號的數據速率內插到所述預定最大帶寬基帶信號的數據速率的可變帶寬內插濾波器組； 所述第二級固定帶寬內插濾波器組為將所述第一級可變帶寬內插濾波器組輸出信號的數據速率內插到特定數據速率的固定帶寬內插濾波器組，所述特定數據速率根據需求而定。
2.根據權利要求I所述的帶寬可變的數字上變頻系統，其特徵在於，還包括控制模塊，所述控制模塊為將所述可變帶寬基帶成型濾波器接收的當前基帶信號的帶寬信息通知所述可變帶寬基帶成型濾波器和所述第一級可變帶寬內插濾波器組的控制模塊。
3.根據權利要求I或2所述的帶寬可變的數字上變頻系統，其特徵在幹， 所述第一級可變帶寬內插濾波器組包括P個可變帶寬內插濾波器，P大於等於2，P個可變帶寬內插濾波器通過級聯方式相連，前M個可變帶寬內插濾波器的輸入端打開，後P-M個可變帶寬內插濾波器的輸入端關閉，M大於等於I且小於等於P，M的具體數值取決於所述可變帶寬基帶成型濾波器輸出的基帶信號的數據速率與所述預定最大帶寬信號的數據速率的差值及內插濾波器的內插倍數； 和/或 所述第一級可變帶寬內插濾波器組包括Q個固定帶寬內插濾波器，Q大於等於1，Q個固定帶寬內插濾波器為分別將對應數據速率的所述可變帶寬基帶成型濾波器輸出的基帶信號插值到所述預定最大帶寬信號的數據速率的內插濾波器。
4.根據權利要求I或2所述的帶寬可變的數字上變頻系統，其特徵在幹，當本帶寬可變的數字上變頻系統應用於LTE信號時，所述預定最大帶寬基帶信號的帶寬為20MHz，對應的數據速率為30. 72MSPS。
5.根據權利要求I或2所述的帶寬可變的數字上變頻系統，其特徵在幹， 當本帶寬可變的數字上變頻系統應用於LTE信號時，所述可變帶寬基帶成型濾波器接收的基帶信號的帶寬包括I. 4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、l5MHz和20MHz，所述預定最大帶寬信號的帶寬為20MHz， 所述第一級可變帶寬內插濾波器組包括第一內插濾波器、第一信號選擇器、第二內插濾波器、第二信號選擇器、第三內插濾波器、第三信號選擇器、第四內插濾波器和第四信號選擇器，還包括第五內插濾波器， 所述可變帶寬基帶成型濾波器的輸出端分別連接所述第一信號選擇器的第二輸入端、所述第一內插濾波器的輸入端和所述第五內插濾波器的輸入端； 所述第一信號選擇器的第一輸入端連接所述第一內插濾波器的輸出端，輸出端分別連接所述第二內插濾波器的輸入端、第二信號選擇器的第二輸入端； 所述第二信號選擇器的第一輸入端連接所述第二內插濾波器的輸出端，輸出端分別連接所述第三內插濾波器的輸入端、所述第三信號選擇器的第二輸入端； 所述第三信號選擇器的第一輸入端連接所述第三內插濾波器的輸出端，輸出端分別連接所述第四內插濾波器的輸入端和所述第四信號選擇器的第二輸入端； 所述第四信號選擇器的第一輸入端連接所述第四內插濾波器的輸出端，第三輸入端連接所述第五內插濾波器的輸出端，輸出端連接所述第二級固定帶寬內插濾波器組， 所述第五內插濾波器為將23. 04MSPS數據速率的信號插值到30. 72MSPS的內插濾波器，其他各個所述內插濾波器的內插倍數均為2倍， 所述各個信號選擇器的輸入端中與所述可變帶寬基帶成型濾波器輸出的基帶信號的速率對應的輸入端接收信號，使所述第四信號選擇器輸出的信號的數據速率為30. 72MSPS。
6.根據權利要求I或2所述的帶寬可變的數字上變頻系統，其特徵在幹， 所述可變帶寬基帶成型濾波器為在處理當前帶寬基帶信號的每個數據所需的時鐘周期超出處理所述預定最大帶寬基帶信號每個數據所需時鐘周期的時間段停止工作的可變帶寬基帶成型濾波器。
7.根據權利要求I或2所述的帶寬可變的數字上變頻系統，其特徵在幹， 還包括時延調整模塊，所述時延調整模塊連接於所述第二級固定帶寬內插濾波器組與所述調製處理模塊之間， 所述時延調整模塊為統一所述第二級固定帶寬內插濾波器組輸出的各基帶信號的時延的時延調整模塊。
8.根據權利要求I或2所述的帶寬可變的數字上變頻系統，其特徵在幹， 所述可變帶寬基帶成型濾波器的具體形式為有限脈衝響應濾波器或無限脈衝響應濾波器， 所述第一級可變帶寬內插濾波器組包括的各個所述內插濾波器及所述第二級固定帯寬內插濾波器組的具體形式為有限脈衝響應濾波器、積分梳狀濾波器或半帶內插濾波器。
專利摘要本實用新型實施例公開了一種帶寬可變的數字上變頻系統，其中的可變帶寬基帶成型濾波器和第一級可變帶寬內插濾波器組均由固定帶寬濾波器變化而來，可變帶寬基帶成型濾波器按照預定的最大帶寬基帶信號的標準處理各種帶寬的基帶信號，第一級可變帶寬內插濾波器組將各種數據速率的基帶信號統一內插到預定的最大數據速率，以便後續處理。如此，實現了處理LTE或WIMAX的各種帶寬基帶信號的目的，不需要改變硬體或軟體，也不需要重新配置，使用靈活方便。
文檔編號H03D7/16GK202586875SQ20122012193
公開日2012年12月5日 申請日期2012年3月27日 優先權日2012年3月27日
發明者楊春江, 呂輝 申請人:京信通信系統(中國)有限公司