一種根升餘弦有限衝擊響應濾波器的實現方法

2023-10-05 10:39:04

專利名稱：一種根升餘弦有限衝擊響應濾波器的實現方法
技術領域：
本發明涉及一種用於移動通信時分雙工(UMTS TDD)系統的根升餘弦(RRC)有限衝擊響應(FIR)濾波器的實現方法。
背景技術：
在通信系統中，如3G(the third-generation mobile systems第三代移動通信系統)系統一般採用升餘弦低通濾波器來抑制帶外洩露和消除符號間幹擾(ISI)。單條支路上，如下行鏈路或上行鏈路，一個升餘弦濾波器可以分解為兩個根升餘弦有限衝擊響應濾波器(RRC FIR)。由於通信系統是上下行雙工的，所以無論在移動終端(UE)還是在B節點端，都需要兩個根升餘弦有限衝擊響應濾波器分別用來發射和接收。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種根升餘弦有限衝擊響應濾波器的實現方法，在移動通信時分雙工系統中上下行可以共享一個根升餘弦有限衝擊響應濾波器。
為解決上述技術問題，本發明的一種根升餘弦有限衝擊響應濾波器的實現方法，包括一個內核(FIR核)和一個N倍的下/上採樣器，其中，FIR核的係數服從根升餘弦關係，即c(t)=sin(tT(1-))+4tTcos(tT(1+))tT(1-(4tT)2)]]>式中，t取值為12NT,32NT,52NT,...,2L-12NT;]]>同時根據3G協議，滾降係數α一般取0.22；進行N倍下採樣的過程為從FIR濾波器輸出的數據進行每N個符號輸出一個；進行N倍上採樣的過程為從DSP(digital signal processor數位訊號處理器)端來的數據每個符號後插入N-1個0，再輸送到FIR濾波器進行濾波，濾波後的數據直接送往DAC(D/A converter數模轉換器)到模擬基帶上去。
本發明的有益效果是，在移動通信時分雙工系統中上下行可以共享一個根升餘弦有限衝擊響應濾波器。在ASIC(專用集成電路)實現時可以降低晶片上器件門數、降低片子面積。


下面結合附圖及具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明圖1是應用本發明的方法RRC FIR濾波器在系統中的位置示意圖；圖2是圖1中RRC FIR濾波器展開示意圖；
圖3是本發明的方法中FIR核示意圖；圖4是本發明的方法中流水線結構示意圖。
具體實施例方式
在TDD(time division duplex時分雙工)系統中，如UMTS TDD和TD-SCDMA(時分同步碼分多址TD-SCDMA標準實際上對應UMTSTDD系統中1.28Mcps)，由於發射和接收是時隙分開的，所以可以在移動終端側(B節點端同樣可以適用)設計一個共享的RRC FIR濾波器。通常RRC FIR濾波器以過採樣率進行濾波。
下面以移動終端為例具體說明本發明所述濾波器的實現方法。該根升餘弦(RRC)有限衝擊響應(FIR)濾波器在系統中的位置如圖1所示。在圖1中RRC FIR濾波器包括一個內核(FIR核)和一個N倍的下/上採樣器，其具體結構如圖2所示。
圖2中的FIR核可以進一步展開成如圖3所示的結構。以60階RRC FIR濾波器為例，為了節省硬體資源，可以採用15級的流水線結構，這時只需要2個加法器、2個乘法器、一個累加器和60個移位寄存器。流水線結構示意圖參見圖4所示。
圖3中，z-1表示一個單位延時，其中，FIR階數以2L為例，係數服從根升餘弦關係，即c(t)=sin(tT(1-))+4tTcos(tT(1+))tT(1-(4tT)2)]]>(公式1)
式中，t取值為12NT,32NT,52NT,...,2L-12NT;]]>同時根據3G協議，滾降係數α一般取0.22。
由公式1可以看出雖然FIR濾波器的階數為2L，可是只需要進行L次乘法即可，原因是c1＝c2L，c2＝c2L-1，...，cL＝cL+1(公式2)不管上行還是下行，FIR核都是一樣的，而且都是工作在N倍碼片速率上的。
進行N倍下採樣的過程為從FIR濾波器輸出的數據進行每N個符號輸出一個。
進行N倍上採樣的過程為從DSP端來的數據每個符號後插入N-1個0，再輸送到FIR濾波器進行濾波，濾波後的數據直接送往DAC到模擬基帶上去。
FIR濾波器中加法器輸出位數是這樣考慮的假定FIR濾波器抽頭係數為bFIR比特的量化，FIR濾波器階數為2L，它們都是有符號的；輸送到FIR濾波器的數據位數為binput。
FIR濾波器的累加器最多需要的位數當系統為接收模式時， (公式3)
當系統為發射模式時， (公式4)。
FIR濾波器的累加器輸出比特位數，在上面公式3和4的推導過程中，假設輸入信號是滿幅度的，並且符號是與FIR濾波器抽頭係數的符號保持一致。從實際仿真來看，根據FIR濾波器輸入信號的不同分布，該累加器最高位數可以適當下調。為了保證系統的靈活性，在設計時該最高位能夠在一定範圍內由控制字來選通。
假設FIR濾波器輸出信號有LFIR_output個比特，比如有4種可控制的最高輸出比特位，那麼，當系統為接收模式時選擇badder_RX+(badder_RX-1)，(badder_RX-2)，...，(badder_RX-LFIR_output+1)選擇badder_RX+(badder_RX-2)，(badder_RX-3)，...，(badder_RX-LFIR_output)選擇badder_RX+(badder_RX-3)，(badder_RX-4)，...，(badder_RX-LFIR_output-1)選擇badder_RX+(badder_RX-4)，(badder_RX-5)，...，(badder_RX-LFIR_output-2)當系統為發射模式時選擇badder_TX+(badder_TX-1)，(badder_TX-2)，...，(badder_TX-LFIR_output+1)選擇badder_TX+(badder_TX-2)，(badder_TX-3)，...，(badder_TX-LFIR_output)選擇badder_TX+(badder_TX-3)，(badder_TX-4)，...，(badder_TX-LFIR_output-1)選擇badder_TX+(badder_TX-4)，(badder_TX-5)，...，(badder_TX-LFIR_output-2)

UE端上、下行同用一個RRC FIR濾波器，只能在時分復接系統中運用(即上下行工作於相同的頻帶上)，如UMTS TDD，包括3.84Mcps的HCR(高碼片速率)與1.28Mcps的LCR(低碼片速率)系統。
下面結合一個具體實施例，給出一組FIR核的特例，對本發明作進一步的說明。在該實施例中，RRC FIR濾波器採用滾降係數為0.22的根升餘弦濾波器，抽頭係數16比特量化。FIR係數如下240 168 -49 -238 -228 -10 234 272 24 -322 -436 -115 476 856 567 -391 -1415 -1615-489 1522 3078 2705 -89 -4077 -6584 -4805 2485 13844 25448 32767 32767 25448 138442485 -4805 -6584 -4077 -89 2705 3078 1522 -489 -1615 -1415 -391 567 856 476 -115-436 -322 24 272 234 -10 -228 -238 -49 168 240或者用16進位的補碼形式表示為00F0，00A8，FFCF，FF12，FF1C，FFF6，00EA，0110，0018，FEBE，FE4C，FF8D，01DC，0358，0237，FE79，FA79，F9B1，FE17，05F2，0C06，0A91，FFA7，F013，E648，ED3B，09B5，3614，6368，7FFF，7FFF，6368，3614，09B5，ED3B，E648，F013，FFA7，0A91，0C06，05F2，FE17，F9B1，FA79，FE79，0237，0358，01DC，FF8D，FE4C，FEBE，0018，0110，00EA，FFF6，FF1C，FF12，FFCF，00A8，00F0輸出比特可以由控制字控制選擇輸出的最高位數。例如本實施例中給出的特例就是採用兩個比特控制4種輸出比特位置的指示。
由於RRC FIR濾波器偶對稱，ci，i＝1，2，...，L恆等於ci，i＝2L-1，2L-2，...，L+1，那麼根據本發明構造的FIR核結構，此時的乘法運算只需要L次即可；採用流水線結構，可以進一步降低乘法器、加法器，如60階RRC FIR濾波器，採用15階流水線結構，此時只需要2個加法器、2個乘法器、一個累加器和60個移位寄存器。
權利要求
1.一種根升餘弦有限衝擊響應濾波器的實現方法，其特徵在於，包括一個內核和一個N倍的下/上採樣器，其中，內核的係數服從根升餘弦關係，即c(t)=sin(tT(1-))+4tTcos(tT(1+))tT(1-(4tT)2)]]>式中，t取值為12NT,32NT,52NT,...,2L-12NT;]]>同時根據3G協議，滾降係數α一般取0.22；進行N倍下採樣的過程為從FIR濾波器輸出的數據進行每N個符號輸出一個；進行N倍上採樣的過程為從DSP端來的數據每個符號後插入N-1個0，再輸送到FIR濾波器進行濾波，濾波後的數據直接送往DAC到模擬基帶上去。
2.如權利要求1所述的一種根升餘弦有限衝擊響應濾波器的實現方法，其特徵在於所述濾波器採用滾降係數為0.22的根升餘弦濾波器，抽頭係數16比特量化，FIR係數如下240 168 -49 -238 -228 -10 234 272 24 -322 -436 -115 476 856 567 -391 -1415 -1615-489 1522 3078 2705 -89 -4077 -6584 -4805 2485 13844 25448 32767 32767 25448 138442485 -4805 -6584 -4077 -89 2705 3078 1522 -489 -1615 -1415 -391 567 856 476 -115-436 -322 24 272 234 -10 -228 -238 -49 168 240或者用16進位的補碼形式表示為00F0，00A8，FFCF，FF12，FF1C，FFF6，00EA，0110，0018，FEBE，FE4C，FF8D，01DC，0358，0237，FE79，FA79，F9B1，FE17，05F2，0C06，0A91，FFA7，F013，E648，ED3B，09B5，3614，6368，7FFF，7FFF，6368，3614，09B5，ED3B，E648，F013，FFA7，0A91，0C06，05F2，FE17，F9B1，FA79，FE79，0237，0358，01DC，FF8D，FE4C，FEBE，0018，0110，00EA，FFF6，FF1C，FF12，FFCF，00A8，00F0
3.如權利要求1或2所述的一種根升餘弦有限衝擊響應濾波器的實現方法，其特徵在於，輸出比特可以由控制字控制選擇輸出的最高位數。
4.如權利要求1所述的一種根升餘弦有限衝擊響應濾波器的實現方法，其特徵在於，乘法運算需要L次。
5.如權利要求1所述的一種根升餘弦有限衝擊響應濾波器的實現方法，其特徵在於，所述濾波器可以採用流水線結構，進一步降低乘法器、加法器。
全文摘要
本發明公開了一種根升餘弦有限衝擊響應濾波器的實現方法，包括一個內核和一個N倍的下/上採樣器，其中，內核的係數服從根升餘弦關係，同時根據3G協議，滾降係數α一般取0.22；進行N倍下採樣的過程為從FIR濾波器輸出的數據進行每N個符號輸出一個；進行N倍上採樣的過程為從DSP端來的數據每個符號後插入N－1個0，再輸送到FIR濾波器進行濾波，濾波後的數據直接送往DAC到模擬基帶上去。本發明在移動通信時分雙工系統中上下行可以共享一個根升餘弦有限衝擊響應濾波器。適用於移動終端側或B節點端。
文檔編號H04J3/04GK1783761SQ200410084718
公開日2006年6月7日 申請日期2004年12月1日 優先權日2004年12月1日
發明者冀晉, 康一, 程健, 蔡天佑, 林豪, 郭京鶴 申請人:展訊通信(上海)有限公司