具有波動校正功能的數字上變頻系統的製作方法

2023-04-24 11:22:11

專利名稱：具有波動校正功能的數字上變頻系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及無線通信的數字選頻技術領域，特別是涉及具有波動校正功能的數字上 變頻系統。
背景技術：
在移動通信中，由於每個通信體制都佔用了一定頻率範圍的資源，因此，對應每個通信 體制，都有一個特定的頻帶寬度。如中國公眾網GSM無線電移動通信系統頻率劃分為885 915MHz/930 960MHz，也即對應GSM系統，上下行各佔用30MHz的頻段寬度。因此，開發適 合GSM制式的移動通信產品，就必須保證帶寬為30MHz內的任意信號都具有相同或相類似的 特性，以滿足應用需求。
在理想情況下，考慮到所應用的器件具有理想線性特性，在任意帶寬的信號，頻帶內是 保持水平的，沒有任何波動。但在實際系統中，由於元器件對不同頻率的信號具有不同的響 應，因此即使在不同的頻點輸入相等的功率時，輸出功率往往也不相等，就產生了波動。一 般而言，移動通信設備中常用的模擬放大器、濾波器對頻率比較敏感，特別是濾波器，由於 通帶內波動和通帶外衰減兩個指標的矛盾關係，通常的模擬濾波器都有"掉邊"的現象，也 即，濾波器的通帶邊緣會往下掉邊，從而，就產生了波動。因此，在實際系統中，由於模擬 器件的引入，不可避免會引入波動。
由于波動是客觀存在的，因此，在實際的設計中，往往需要不斷對設備進行調試，以減 少系統的波動。通常的方法是在陶瓷濾波器的輸入或輸出端加入小電感或小電容，以改變濾 波器的輸入或輸出匹配，使得這個濾波器的頻率響應發生改變，從而使得整個鏈路的波動得 到改善。這種處理方法雖然有效，但由於模擬器件的不一致性，不同的電路系統，往往需要 不同的匹配電路，如果仍然採用這種處理方法，耗時耗力，而且，無法實現設備的批量化生 產。
隨著通信技術的不斷進步，也使得當今越來越多的通信產品採用數位技術來實現，如採 用數字中頻技術完成載波的選頻處理。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，也即在數字域內實現調製和混頻，最後, 輸出高速的調製信號。
但由於在實際應用中，不同的應用模式，也使得數字上變頻系統的架構有所差異，圖1 是傳統的一種數字上變頻系統的原理框圖。該系統由基帶成型濾波器、第一級內插濾波器組、第二級內插濾波器組和複數調製處理模塊組成，從系統構架來看，系統的增益分配基本固定， 不具備波動校正功能，因此，無法實現波動的修正處理。
因此，提供一種可實現對這些波動的補償或校準處理的數字上變頻系統實為必要。
發明內容
本實用新型的目的在於解決移動通信設備中的帶內波動問題，提供一種具備波動校正功 能的數字上變頻系統，通過應用數位訊號處理技術的優勢，擴展數字上變頻系統的功能，以 有效改善和解決設備中的波動問題。
本實用新型提供了一種具備波動校正功能的數字上變頻系統，其包括基帶成型濾波器、 若干級內插濾波器組、調製處理模塊、MCU控制模塊、波動校正控制模塊和增益調節模塊， 其中，所述基帶成型濾波器輸出端順序通過各級內插濾波器組，與調製處理模塊的輸入端相 連接，波動校正控制模塊的輸入端與MCU控制模塊的輸出端相連接，而其輸出端與增益調節 模塊的輸入端相連接，所述增益調節模塊的輸出端同時與基帶成型濾波器、各級內插濾波器 組、調製處理模塊的輸入端以及調製處理模塊的輸出端相連接，通過波動校正控制模塊接收 來自MCU控制模塊的信號波動修正值，並將該值傳遞給增益調節模塊，由增益調節模塊實現 對數字上變頻系統的鏈路增益進行控制，以及對鏈路波動的補償，實現波動校正。
與現有技術相比，本實用新型具有波動校正功能的數字上變頻系統具有以下優點
1、 將波動校正功能集成到數字上變頻系統中，利用數位訊號處理技術，實現對波動的修 正，擴展了數字上變頻系統的功能；
2、 將增益控制和波動修正結合起來，在實現增益控制的同時，也實現了對系統波動的校 正，解決了系統中的波動問題；
3、 本實用新型採用了複數調製的處理方式，保證I、 Q信號幅度的一致性和相位的正交 性，從而很好的抑制負頻鏡像信號；
4、 波動修正和增益控制可以應用在數字上變頻系統中的任意一級或幾級，靈活性好，使 用方便，具有較好的應用前景。


圖1為現有數字上變頻系統的結構示意圖； 圖2為本實用新型數字上變頻系統的實施例一的結構示意圖; 圖3為本實用新型數字上變頻系統的實施例二的結構示意圖; 圖4為第一數字變頻系統的系統性能示意圖；以及
圖5為第二數字變頻系統的系統性能示意圖。
具體實施方式

下面結合實施例及附圖，對本實用新型作進一步地詳細說明，但本實用新型的實施方式 不限於此。
參照圖2所示，在本實用新型的實施例一中，提供了一種具備波動校正功能的數字上變 頻系統1，其一方面用於對數位訊號進行數字上變頻處理，另一方面又通過波動校正控制模 塊對數位訊號進行波動校正，從而有效的減少或改進系統中的波動問題，在本實用新型的實 施例一中，所述數字上變頻系統l包括基帶成型濾波器101、第一級內插濾波器組102、第二 級內插濾波器組103、調製處理模塊104、 MCU控制模塊105、波動校正控制模塊106和增益 調節模塊107，其中，所述基帶成型濾波器101輸出端順序通過第一級內插濾波器組102、第 二級內插濾波器組103，與調製處理模塊104的輸入端相連接，波動校正控制模塊106的輸 入端與MCU控制模塊105的輸出端相連接，而其輸出端與增益調節模塊107的輸入端相連接， 所述增益調節模塊107的輸出端同時與基帶成型濾波器101、第一級內插濾波器組102、第二 級內插濾波器組103、調製處理模塊104的輸入端以及調製處理模塊104的輸出端相連接。
在本實施例中，基帶信號由基帶成型濾波器101輸入，依序經過第一級內插濾波器組102、 第二級內插濾波器組103和調製處理模塊104，最後，由調製處理模塊104輸出調製後的數 字中頻信號。所述數字上變頻系統主要功能是實現將零中頻的基帶信號的數字濾波、內插、 混頻等處理，輸出高速的數字中頻信號，
所述波動校正處理，其原理是利用MCU控制模塊105的自動調度功能，通過遍歷整個數 字上變頻系統1所有需要處理的信號頻點，記錄每個頻點所對應的增益值，並和參考的標準 增益值對比，獲得相應的差值，該差值也對應波動幅度，將相應的修正波動值通過波動校正 控制模塊106和增益控制模塊107傳遞到數字上變頻系統1的特定模塊，進行波動補償，實 現對波動的修正。
所述MCU控制模塊105是整個數字上變頻系統的控制核心，其通過對每個頻點遍歷處理， 獲得對應頻點的波動值，便於後續波動校正。由於通過增益調節模塊107進行波動補償，因 此，該波動值不僅僅包含了波動的差值，還必須包含對應的標準增益值，也即，該波動值是 波動差值與標準增益值的累加和。
所述波動校正控制模塊106，接收來自MCU控制模塊105的波動修正值，將該值傳遞給 增益調節模塊107，同時，該波動校正控制模塊106還要選通增益調節模塊107實現對數字 上變頻系統1的若干模塊的增益控制處理。如該波動校正是通過控制基帶成型濾波器104輸 入信號還是第一級內插濾波器組的輸入信號，還是對兩者都一起控制了。
所述增益調節模塊107， 一方面是對數字上變頻系統1的鏈路增益進行控制，另一方面，是對鏈路波動的補償，以實現波動校正功能。
在本實用新型中，所述數字上變頻系統中的數位訊號處理技術可以通過專用ASIC晶片、 CPLD、 FPGA、 EPLD或DSP等可編程邏輯器件來實現，優選ASIC晶片。為了提高並行輸入數 據的傳輸速率，需要採用數據內插處理，但內插會引入鏡像成分，需要進行濾波，對應高倍 數的內插處理，為了降低濾波器設計的難度，節約器件資源， 一般要採用多級內插濾波器組 來實現，優選兩級內插濾波器組，各級內插濾波器組可由若干個內插濾波器組成，所述內插 濾波器可為FIR、 IIR、 CIC或HB半帶內插濾波器，其個數可為1-3個。如系統第一級內插需 要實現16倍數據內插處理，可以採用CIC內插4倍和FIR內插4倍來實現，可以採用直接利 用FIR實現內插16倍處理，也可以採用半帶濾波器內插2倍、CIC內插2倍以及FIR內插4 倍來實現。
在本實用新型中，當輸入的基帶信號已經通過基帶成型濾波處理之後，則無需進行額外 的基帶成型處理，可以省略基帶成型濾波處理過程。也即，可以對基帶成型濾波器進行選通 處理，可以選擇使用基帶成型濾波器或是旁路基帶成型濾波器。
為了便於理解，本實用新型還簡單介紹了使用實施例一的數字上變頻系統進行波動校正 的方法。(1) 輸入的基帶信號通過基帶成型濾波器101進行成型濾波處理，輸出經過成型濾波器 後的基帶信號；
(2) 經過成型濾波處理後的基帶信號輸入到第一級內插濾波器組102進行數據內插和濾 波處理；
(3) 經過第一級內插後的I、 Q信號輸入到第二級內插濾波器組103進行第二級的內插 和濾波處理，內插濾波後的I、 Q數據再輸入到調製處理模塊104進行混頻處理；
(4) MCU控制模塊獲得波動修正值，通過波動校正控制模塊106以及增益調節模塊107， 實現對整個數字上變頻系統的增益控制和波動修正，經過增益控制處理後，由調製處理模塊 輸出調製後的數字中頻信號。
參照圖3所示，在本實用新型的實施例二中，數字上變頻系統2，包括第一級內插濾波 器組201、第一級調製處理模塊202、第二級內插濾波器組203、第二級調製處理模塊204、 MCU控制模塊205、波動校正控制模塊206和增益調節模塊207，其中，所述第一級內插濾波 器組201的輸出端順序通過第一級調製處理模塊202和第二級內插濾波器組203，與第二級 調製處理模塊204的輸入端相連接，波動校正控制模塊206的輸入端與MCU控制模塊205的 輸出端相連接，而其輸出端與增益調節模塊207的輸入端相連接，所述增益調節模塊207的 輸出端同時與第一級內插濾波器組201、第一級調製處理模塊202、第二級內插濾波器組203、 第二級調製處理模塊204的輸入端以及第二級調製處理模塊204的輸出端相連接。理模塊亦可設為多級，調製處理模塊可設置於內插濾波器 組的輸出端，也可以設置於各級內插濾波器組之間，每級內插濾波器組對基帶信號進行內插 和濾波處理後，即進入調製處理模塊進行調製。
以下簡單介紹採用實施例二的數字上變頻系統進行波動校正的方法-
(1) 輸入的基帶信號輸入到第一級內插濾波器組201進行數據內插和濾波處理；
(2) 經過第一級內插後的I、 Q信號輸入到第一級調製處理模塊202進行第一級混頻處
理；
(3) 經過第一級調製後的I、 Q信號輸入到第二級內插濾波器組203進行第二級的內插 和濾波處理，內插濾波後的1、Q數據再輸入到第二級調製處理模塊204進行第二級混頻處理；
(4) MCU控制模塊獲得波動修正值，通過波動校正控制模塊206以及增益調節模塊207， 實現對整個數字上變頻系統的增益控制和波動修正，經過增益控制處理後，由第二級調製處 理模塊204輸出調製後的數字中頻信號。
將具有第一上數字變頻系統設為第一數字變頻系統10，在第一數字上變頻系統沒有對信 號進行波動校正；將具有第二數字上變頻系統的系統設為第二數字變頻系統20，在第二數字 上變頻系統可對信號進行波動校正。圖4示出第一數字變頻系統的系統性能示意圖，圖5示 出第二數字變頻系統的系統性能示意圖，參照圖4和圖5所示。在兩個系統中分別輸入兩個 功率大小相同、頻率不同的信號a和信號b，並將所述信號分別依次通過A系統、各數字變 頻系統和B系統。參照圖4所示，在第一數字變頻系統10中，信號a通過A系統時，由於 A系統對不同頻率的信號，頻率響應不同，因此，輸出功率變得不相等了，也即產生了波動； 接著，信號a再通過第一數字上變頻系統，由於第一數字上變頻系統的波動不大，所以，輸 出波形類似於A系統輸出的波形；最後，信號a通過B系統，由於B系統也是對不同頻率的 信號，其頻率響應不同，這樣，就進一步惡化了系統的性能，導致波動變得更為厲害。由此 可以看出，如果不對波動進行補償，可能會使得系統無法實現應有的功能。參照圖5所示， 在第二數字變頻系統20中，首先，信號b通過A系統時，同樣地，由於A系統對不同頻率 的信號，其頻率響應不同，因此，輸出功率變得不相等了，也即產生了波動；接著，信號b 再通過第二數字上變頻系統，由於第二數字上變頻系統中的MCU控制器通過遍歷頻點的處 理，獲知了整個系統的波動變化情況，通過設置不同頻率點的增益，可以實現對波動的補償 處理；最後，信號b再通過B系統，由于波動已經得到補償，最後，輸出的系統波動被修正 得很平坦，基本保證整個系統帶內無波動和波動很小，實現了對波動的補償和校正。
本實用新型對傳統的數字上變頻系統進行了功能擴展處理，將波動校正功能集成到數字 上變頻系統中，可以實現對系統的波動進行自動修正，從而完成帶內校準功能，以解決設備 中的波動問題。惟以上所述者，僅為本發明的較佳實施例而己，當不能以此限定本發明實施的範圍，即 大凡依本發明權利要求及發明說明書所記載的內容所作出簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本 發明權利要求所涵蓋範圍之內。
權利要求1.一種具備波動校正功能的數字上變頻系統，其包括基帶成型濾波器、若干級內插濾波器組和調製處理模塊，所述基帶成型濾波器輸出端順序通過各級內插濾波器組，與調製處理模塊的輸入端相連接，其特徵在於所述數字上變頻系統還進一步包括MCU控制模塊、波動校正控制模塊和增益調節模塊，其中，波動校正控制模塊的輸入端與MCU控制模塊的輸出端相連接，而其輸出端與增益調節模塊的輸入端相連接，所述增益調節模塊的輸出端同時與基帶成型濾波器、各級內插濾波器組、調製處理模塊的輸入端以及調製處理模塊的輸出端相連接，通過波動校正控制模塊接收來自MCU控制模塊的信號波動修正值，並將該值傳遞給增益調節模塊，由增益調節模塊實現對數字上變頻系統的鏈路增益進行控制，以及對鏈路波動的補償，實現波動校正。
2. 根據權利要求1所述的具備波動校正功能的數字上變頻系統，其特徵在於所述內插 濾波器組為兩級。
3. 根據權利要求1所述的具備波動校正功能的數字上變頻系統，其特徵在於在所述內插濾波器組中設有若干個內插濾波器。
4. 根據權利要求3所述的具備波動校正功能的數字上變頻系統，其特徵在於所述內插 濾波器為FIR、 IIR、 CIC或HB半帶內插濾波器。
5. 根據權利要求4所述的具備波動校正功能的數字上變頻系統，其特徵在於所述內插 濾波器的個數為1-3個。
6. 根據權利要求1所述的具備波動校正功能的數字上變頻系統，其特徵在於所述調製處理模塊為複數級。
專利摘要一種具備波動校正功能的數字上變頻系統，包括基帶成型濾波器、若干級內插濾波器組、調製處理模塊、MCU控制模塊、波動校正控制模塊和增益調節模塊，基帶成型濾波器輸出端順序通過各級內插濾波器組，與調製處理模塊輸入端相接，波動校正控制模塊輸入端與MCU控制模塊輸出端相接，而其輸出端與增益調節模塊輸入端相接，增益調節模塊輸出端同時與基帶成型濾波器、各級內插濾波器組、調製處理模塊輸入端以及調製處理模塊的輸出端相接，波動校正控制模塊接收來自MCU控制模塊的信號波動修正值，並將該值傳遞給增益調節模塊，由增益調節模塊實現對數字上變頻系統的鏈路增益進行控制，以及對鏈路波動的補償，實現波動校正。
文檔編號H04B1/00GK201369714SQ20092005290
公開日2009年12月23日 申請日期2009年3月18日 優先權日2009年3月18日
發明者羅漫江, 胡應添 申請人:京信通信系統(中國)有限公司