專利名稱：一種通用超寬帶接收信道化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信道化處理方法，尤其涉及一種通用超寬帶接收信道化處理方法。
背景技術(shù)：
基于軟件無(wú)線電的接收機(jī)通常要求具有寬頻率覆蓋范圍，較好的靈敏度，實(shí)時(shí)信 號(hào)處理的能力等性能。其設(shè)計(jì)思想是將A/D變換器盡量靠近天線、盡量減少模擬環(huán)節(jié)，將盡 可能多的無(wú)線電功能用軟件實(shí)現(xiàn)。最理想的莫過于在射頻前端直接進(jìn)行A/D變換，將其后 的信道分離、解調(diào)等工作全部用軟件完成。目前基于軟件無(wú)線電的接收機(jī)結(jié)構(gòu)可以分為三種射頻低通采樣數(shù)字化結(jié)構(gòu)、射 頻帶通采樣數(shù)字化結(jié)構(gòu)和寬帶中頻帶通數(shù)字化結(jié)構(gòu)。射頻低通采樣方式將從天線進(jìn)來(lái)的信號(hào)進(jìn)行寬帶低通濾波放大后就進(jìn)行采樣數(shù) 字化。這種方式最接近于理想的軟件無(wú)線電，但它不僅對(duì)A/D轉(zhuǎn)化器的性能如轉(zhuǎn)換速率、工 作帶寬、動(dòng)態(tài)范圍等有非常高的要求，同時(shí)對(duì)后續(xù)DSP或ASIC的處理速度要求也特別高，因 為射頻低通采樣所需的采樣速率至少是射頻工作帶寬最高頻率的兩倍。以當(dāng)前器件水平來(lái) 看，可實(shí)現(xiàn)性不高。射頻帶通采樣軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)與低通采樣軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)的主要不同點(diǎn)是，A/D 前采用了帶寬相對(duì)較窄的電調(diào)濾波器，然后根據(jù)所需的處理帶寬進(jìn)行帶通采樣。這樣對(duì)采 樣速率的要求就不高了，對(duì)后續(xù)DSP的處理速度也可以隨之大大降低。但是需要指出的是， 這種射頻帶通采樣軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)對(duì)A/D工作帶寬的要求(實(shí)際上主要是對(duì)A/D中采樣保 持器的速度要求)仍然還是比較高。寬帶中頻帶通采樣軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)與目前的中頻數(shù)字化接收機(jī)的結(jié)構(gòu)是類似的， 都采用了多次混頻體制或叫超外差體制。這種寬帶中頻帶通采樣軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)的主要特 點(diǎn)是中頻帶寬更寬，所有調(diào)制解調(diào)等功能全部由軟件加以實(shí)現(xiàn)。顯而易見，這種寬帶中頻帶 通采樣軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)是上述三種結(jié)構(gòu)中最容易實(shí)現(xiàn)的，對(duì)器件的性能要求最低，但它離 理想軟件無(wú)線電的要求最遠(yuǎn)，可擴(kuò)展性、靈活性也是最差的。根據(jù)目前軟無(wú)線電的接收機(jī)類別，無(wú)論是射頻低通采樣或帶通采樣都減少了模擬 器件的使用，隨著目前高采樣率A/D的使用，兩片并行采樣的方式就可實(shí)現(xiàn)高達(dá)5G以上的 采樣速率，但是隨著采樣速率的提高所帶來(lái)的另外一個(gè)問題是如何解決高速A/D芯片與低 速信號(hào)處理器之間的矛盾。超寬頻帶采樣后的數(shù)據(jù)流速率很高，將導(dǎo)致后續(xù)的信號(hào)處理速 度無(wú)法跟上，特別是對(duì)一些同步解調(diào)算法，其計(jì)算量大，如果其數(shù)據(jù)吞吐率太高是很難滿足 實(shí)時(shí)性要求，如何解決高速A/D芯片與低速信號(hào)處理器之間的矛盾是現(xiàn)有技術(shù)中存在的普 遍問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的高速A /D芯片與低速信號(hào)處理器之間的矛盾，因此需要提
3供一種通用超寬帶接收信道化處理方法，來(lái)解決高速A /D芯片與低速信號(hào)處理器之間的矛盾。本發(fā)明公開了一種通用超寬帶接收信道化處理方法，其包含以下步驟
A.抽取將寬帶信號(hào)均勻劃分成D個(gè)子頻帶，在多相濾波器前端進(jìn)行D倍抽取， 抽取后的信號(hào)進(jìn)入多相濾波器進(jìn)行濾波；
B.多相濾波器進(jìn)行濾波，所述濾波器為原型低通濾波器的多相分量；
C.傅立葉變換由步驟b濾波后的信號(hào)通過傅立葉變換后輸出。優(yōu)選地，上述步驟B進(jìn)一步包含以下步驟
a.根據(jù)原型低通濾波器頻率響應(yīng)確定所需要的濾波器類型和階數(shù)N；
b.求出原型低通濾波器的沖激響應(yīng)
_ ， 《 = 0,1,2,....
c.確定多相濾波器系數(shù)= = CU,2_i = 0,l，2,._.D—l ；
d.根據(jù)步驟c確定的多項(xiàng)濾波器系數(shù)進(jìn)行濾波。優(yōu)選地，上述步驟B濾波后的信號(hào)進(jìn)行兩倍抽取降速。優(yōu)選地，上述步驟a中如果濾波器階數(shù)N不是D的整數(shù)倍，則設(shè)定濾波器的階數(shù)N 為D的整數(shù)倍后計(jì)算各階系數(shù)。優(yōu)選地，上述述步驟C中傅立葉變換為離散傅氏變換的快速算法。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明提供的技術(shù)方案使得信號(hào)無(wú)論何時(shí)何地出現(xiàn)，均能 加以截獲并進(jìn)行解調(diào)分析處理，使這種寬帶接收信道化處理具備了同時(shí)處理多個(gè)頻點(diǎn)信息 的能力；由于經(jīng)低通濾波器后的信號(hào)為復(fù)信號(hào)，且在低通濾波之前已進(jìn)行了抽取，故對(duì)該信 號(hào)可再進(jìn)行抽取降速，多頻帶并行處理輸出，允許在每個(gè)通道中應(yīng)用低速處理技術(shù)，解決了 寬帶信號(hào)接收情況下高速A/D芯片和后端低俗信號(hào)處理器之間的瓶頸問題；信號(hào)經(jīng)過數(shù)字 化及轉(zhuǎn)化到較低頻率，使得信息便于儲(chǔ)存，解決了信道不均衡的問題。


圖1為本發(fā)明的通用超寬帶接收信道化處理框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說明書附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。本發(fā)明公開了一種通用寬帶信道化處理方法，其包括以下步驟
A. 抽取將寬帶信號(hào)均勻劃分成D個(gè)子頻帶，在多相濾波器前端進(jìn)行D倍抽取， 抽取后的信號(hào)進(jìn)入多相濾波器進(jìn)行濾波；基于信道化的處理原理，每個(gè)信道的多相濾波器 是原型低通濾波器的多相分量，第一個(gè)乘法器的乘積項(xiàng)取為^，其中《 = 0丄2，…， ^ = 2.714 (自然對(duì)數(shù)底)；π=3·1415^6(圓周率)，j(虛數(shù))滿足關(guān)系j2=_l。B. 多相濾波器濾波進(jìn)行濾波，所述濾波器為原型低通濾波器的多相分量； C. 傅立葉變換由步驟B濾波后的信號(hào)通過傅立葉變換后輸出。在多相濾波器前端進(jìn)行D倍抽取，使得信號(hào)無(wú)論何時(shí)何地出現(xiàn)，均能加以截獲并 進(jìn)行解調(diào)分析處理，使這種寬帶接收信道化處理具備了同時(shí)處理多個(gè)頻點(diǎn)信息的能力；優(yōu)選地，上述步驟B進(jìn)一步包含以下步驟
a.根據(jù)原型低通濾波器頻率響應(yīng)確定所需要的濾波器類型和階數(shù)N，例如此處N可以 根據(jù)Matlab中的REMEZ0RD函數(shù)求出；
b.求出原型低通濾波器的沖擊響應(yīng)，^= 0,1, ...;
c.確定多相濾波器系數(shù)=A(戰(zhàn)D+幻 = 0丄2，…必=0丄2，…D-I ；
d.根據(jù)步驟c確定的多項(xiàng)濾波器系數(shù)進(jìn)行濾波。優(yōu)選地，經(jīng)過上述步驟B濾波后的信號(hào)進(jìn)行兩倍抽取降速；由于經(jīng)低通濾波器后 的信號(hào)為復(fù)信號(hào)，帶寬為7Γ/￡),且在低通濾波之前已進(jìn)行了 D倍抽取，故對(duì)該信號(hào)可再進(jìn) 行兩倍抽取降速，降速后進(jìn)一步解決了寬帶信號(hào)接收情況下高速A/D芯片和后端低速信號(hào) 處理器之間的瓶頸問題。優(yōu)選地，上述步驟a中如果濾波器階數(shù)N不是D的整數(shù)倍，則會(huì)像直接運(yùn)算一樣， 每個(gè)點(diǎn)都計(jì)算，而在之后的抽取中會(huì)舍棄不是D的整數(shù)倍的點(diǎn)，造成很多運(yùn)算能力的浪 費(fèi)，所以在濾波器的階數(shù)N不為D的整數(shù)倍時(shí)，要重新計(jì)算各階系數(shù)。優(yōu)選地，上述步驟C中傅立葉變換為離散傅氏變換的快速算法，它是根據(jù)離散傅 氏變換的奇、偶、虛、實(shí)等特性，對(duì)離散傅立葉變換的算法進(jìn)行改進(jìn)獲得的。它對(duì)傅氏變換的 理論并沒有新的發(fā)現(xiàn)，但是對(duì)于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者說數(shù)字系統(tǒng)中應(yīng)用離散傅立葉變換，可 以說是進(jìn)了一大步。運(yùn)算速度大大加快，從而大大的提高了這種通用寬帶信道化處理的實(shí) 時(shí)處理能力。下面結(jié)合說明書附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，如圖1所示的本發(fā) 明的通用超寬帶接收信道化處理框圖。該實(shí)施例中，設(shè)計(jì)模型的輸入信號(hào)帶寬為OHz 2. 56GHz，采樣速率為5. 12GHz，把2. 56GHz按信道寬度80MHz均勻劃分為D=32個(gè)信道，名為 0、1、…、31號(hào)信道。設(shè)計(jì)流程如下
32個(gè)子信道，各子信道的中心頻率須滿足的約束條件為
t= 0,1,2,...D-I。對(duì)信號(hào)的抽取操作是將信號(hào)分成 (￡) = 32)路，即將輸入信號(hào)分 成D路，第0路為第r X 32 + 32點(diǎn)(即第32，64，96…點(diǎn))，第1路為r X 32 + 31點(diǎn)(第31， 63，95…點(diǎn))，第2路為r X 32 + 30點(diǎn)(第30，62，94…點(diǎn))，依次類推，第31路為第r X 32 + 1 點(diǎn)(第 1，33，65…點(diǎn))，其中r = 0,l,2,...。a)原型濾波器的多相濾波器系數(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)采用MATLAB工具FDAT00L，窗函 數(shù)選擇Hamming，通帶為40MHz，信道數(shù)為32 ；利用Matlab中的REMEZ0RD函數(shù)可以方便求 出采用最佳逼近最大最小準(zhǔn)則算法所需的原型濾波器階數(shù)N。b) 附圖1中的濾波器…均為原型低通濾波器的多相分量 hp(m xD+k+1),其中λ代表第t路信號(hào)，如第0路信號(hào)通過的濾波器為h (mX32+l)，第1路信
號(hào)通過的濾波器為h (mX32+2)，…第3路信號(hào)通過的濾波器為h (mX32+4)，樹=0,1,2,…。c)若濾波器階數(shù)N不是D的整數(shù)倍，需進(jìn)行反向設(shè)計(jì)，即設(shè)定濾波器的階數(shù)N為 D的整數(shù)倍后重新計(jì)算各階系數(shù)。d) 32路信號(hào)，每次輸出32點(diǎn)，將這32點(diǎn)做DFT，為了提高效率，DFT用FFT實(shí)現(xiàn)，分別作為每一路的，Λ( ) ...J31(戰(zhàn))，戰(zhàn)=0，1,2,…。 以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳 細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種通用寬帶信道化處理方法，其包括以下步驟A.抽取將寬帶信號(hào)均勻劃分成D個(gè)子頻帶，在多相濾波器前端進(jìn)行D倍抽取，抽 取后的信號(hào)進(jìn)入多相濾波器進(jìn)行濾波；B.多相濾波器進(jìn)行濾波所述濾波器為原型低通濾波器的多相分量；C.傅立葉變換由步驟b濾波后的信號(hào)通過傅立葉變換后輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的通用寬帶信道化處理方法，其特征在于所述步驟B包含以下步驟a.根據(jù)原型低通濾波器頻率響應(yīng)確定所需要的濾波器類型和階數(shù)N；b.求出原型低通濾波器的沖激響應(yīng)k(n) ， ^ = 0,1,2,....C.確定多相濾波器系數(shù)=M = CU2,--.,i = (U2,.-.i}—1 ；d.根據(jù)步驟c確定的多項(xiàng)濾波器系數(shù)進(jìn)行濾波。
3.如權(quán)利要求2所述的通用寬帶信道化處理方法，其特征在于所述步驟B濾波后的信 號(hào)進(jìn)行兩倍抽取降速。
4.如權(quán)利要求3所述的通用寬帶信道化處理方法，其特征在于所述步驟a中如果濾波 器階數(shù)N不是D的整數(shù)倍，則設(shè)定濾波器的階數(shù)N為D的整數(shù)倍后計(jì)算各階系數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的通用寬帶信道化處理方法，其特征在于所述步驟C中傅立葉變 換為離散傅氏變換的快速算法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種信道化處理方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種通用寬帶信道化處理方法，其包括以下步驟抽??；多相濾波器進(jìn)行濾波；傅立葉變換后輸出。本發(fā)明提供的技術(shù)方案使得信號(hào)無(wú)論何時(shí)何地出現(xiàn)，均能加以截獲并進(jìn)行解調(diào)分析處理，使這種寬帶接收信道化處理具備了同時(shí)處理多個(gè)頻點(diǎn)信息的能力。
文檔編號(hào)H04L25/03GK102104564SQ20111005326
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者周文勝, 林靜 申請(qǐng)人:四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司