專利名稱：一種基于坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算算法的數(shù)字下變頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軟件無線電接收機領(lǐng)域，涉及一種用于數(shù)字中頻接收機中 的數(shù)字下變頻器的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，具體涉及一種基于坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算算法
(coordinate rotation digital compute ， CORDIC )的數(shù)字下變頻器。
背景技術(shù)：
當(dāng)前無線通信系統(tǒng)繁多，由于各種不同通信系統(tǒng)的工作頻段、調(diào)制方 式、波形結(jié)構(gòu)、通信協(xié)議等原理、結(jié)構(gòu)上存在差異，極大限制了不同系統(tǒng) 之間的互通。傳統(tǒng)以硬件為主的通信體制己無法解決這一問題，所以軟件 無線電技術(shù)發(fā)展起來。軟件無線電的思想主要是強調(diào)以開放性的最簡硬件 為通用平臺，盡可能用可升級、可重配置的應(yīng)用軟件來實現(xiàn)各種無線電功 能。數(shù)字下變頻是軟件無線的核心部分之一，數(shù)字下變頻器的功能決定了 軟件無線電系統(tǒng)的性能。如何設(shè)計高精度，高集成度，寬頻帶，低功耗的 數(shù)字下變頻器是當(dāng)前軟件無線電研究的熱點。
傳統(tǒng)數(shù)字下變頻器分為三個部分數(shù)控振蕩器，數(shù)字混頻器，抽取濾 波器。數(shù)控振蕩器一般采用査表法，原理比較簡單，但是存在以下缺點 數(shù)控振蕩器中存儲正弦值消耗較大的靜態(tài)存取器資源，增大了芯片的面積。 隨著精度的要求提高，所需要靜態(tài)存取器成指數(shù)增長，所以只能適應(yīng)精度 要求低的場合。包含獨立的數(shù)字混頻器，消耗較多的系統(tǒng)資然。此外查表 法下邊頻器的變頻范圍受到乘法器、累加器以及靜態(tài)存取器的讀取速率制 約。
CORDIC算法，作為產(chǎn)生離散正弦信號的另一種有效途徑，已經(jīng)越來 越受到青睞。其基本思想是通過一系列逐次遞減的、與運算級數(shù)相關(guān)角度
的往復(fù)偏擺以逼近最終需要達到的旋轉(zhuǎn)角度。后來出現(xiàn)了采用CORDIC算 法實現(xiàn)的數(shù)字下變頻器。該算法僅利用加法和移位兩種運算通過迭代方式
進行矢量旋轉(zhuǎn)，不僅可以用來計算正弦、余弦、極坐標和直角坐標變換與
反變換、反正切、矢量求模，而且通過對CORDIC算法的逆運算還可以實 現(xiàn)反正弦和反余弦函數(shù)的計算。其使用流水線結(jié)構(gòu)，只要簡單的加減和移 位操作就實現(xiàn)了混頻功能，省略了計算要求很高的數(shù)字混頻器。但是其所 能支持的中頻范圍受到流水線結(jié)構(gòu)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器速度的制約。Virtually scaling-free adaptive CORDIC rotator,(自適應(yīng)比例縮小的CORDIC旋轉(zhuǎn)計 算器，Techniques,Maharatna， K.; Troya， A.; Banerjee, S.; Grass, E. ， Computers and Digital, Volume 151, Issue 6,18 Nov.2004 page(s):448-556)禾口 Mixed畫scaling-rotation CORDIC (MSR-CORDIC) algorithm and architecture for scaling-free high-performance rotational operations (米用MSR-CORDIC算 法的高效旋轉(zhuǎn)計算器，Zhi-Xiu Lin; An-Yeu Wu， ， ICASSP '03,2003 IEEE International Conference on Volume 2， 6-10 April 2003 ，Page(s):653國656)均提 出了提高CORDIC計算能力的辦法，主要思想是減小兩級流水線之間的組 合邏輯單元的延時提高流水線單元的時鐘頻率；或者采用改進的每級旋轉(zhuǎn) 角度可變的CORDIC算法。這些方法對精度和頻率的提高有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算算法的數(shù)字下變頻 器，該數(shù)字下變頻器具有寬頻帶、高精度、高集成度和低功耗的特點。
本發(fā)明提供的基于坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算算法的數(shù)字下變頻器，其特征在 于它包括依次串接的坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算器、輸出信號配置器和可編程抽 取濾波器；動態(tài)參數(shù)配置器的輸入端接外部控制信號，其輸出端分別與上 述各部件的輸入端相接，相位控制字累加器的輸入端與動態(tài)參數(shù)配置器的 輸出端，其輸出端分別與相位控制字配置器及輸出信號配置器的輸入端相 接，相位控制字配置器的輸出端接坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算器的輸入端，坐標旋 轉(zhuǎn)數(shù)值計算器的另一個輸入端接外部的待變頻信號，可編程抽取濾波器的 輸出作為整個器件的輸出；
動態(tài)參數(shù)配置器用于接收來自外部動態(tài)配置控制器的控制信號，對整
個系統(tǒng)的參數(shù)進行系統(tǒng)配置，并分別發(fā)送給相位控制字累加器，坐標旋轉(zhuǎn) 數(shù)值計算器、輸出信號配置器和可編程抽取濾波器；
相位控制字累加器將相位步進控制字進行累加，再將累加值與初始相 位控制字相加，將相加得到的高位控制信號分別輸出至相位控制字配置器 和輸出信號配置器；
相位控制字配置器將接收的累加信號進行八分圓映射處理，將處理后 的角度信號輸出至坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算器；
坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算器包括依次串接的串并轉(zhuǎn)換器、第一坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值 計算單元和并串轉(zhuǎn)換器，串并轉(zhuǎn)換器的輸入端與外部提供的待變頻的信號，
并串轉(zhuǎn)換器的輸出端與輸出信號配置器的輸入端相接；并串轉(zhuǎn)換器的另一
個輸入端與第二坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元的輸出端相接，第二坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值 計算單元的三個輸入端分別與相位控制字配置器、串并轉(zhuǎn)換器和動態(tài)參數(shù)
配置器相接；第一坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元的另二個輸入端分別與動態(tài)參數(shù) 配置器和相位控制字配置器的輸出端相接；串并轉(zhuǎn)換器將待變頻的信號串 行單個數(shù)據(jù)到并行雙數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換，分別輸出至第一坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算 單元和第二坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元；第一坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元根據(jù)相位 配置信號和參數(shù)配置信號對來自串并轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)信號進行坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值 計算，處理后的信號輸出到并串轉(zhuǎn)換器；第二坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元根據(jù) 相位配置信號和參數(shù)配置信號對來自串并轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)信號進行坐標旋轉(zhuǎn) 數(shù)值計算，處理后的信號輸出到并串轉(zhuǎn)換器；并串轉(zhuǎn)換器將接收的數(shù)據(jù)進 行并串轉(zhuǎn)換，輸出正交混頻信號至輸出信號配置器；
輸出信號配置器將正交混頻信號按照高位控制信號提供的象限信息進 行一些互換或取反的處理，并將處理后的混合頻率信號輸出至可編程抽取 濾波器;
可編程抽取濾波器根據(jù)動態(tài)參數(shù)配置器提供的配置控制信號對混合 頻率信號進行抽取濾波，濾除高頻載波后，再降低其采樣率后輸出。
本發(fā)明采用CORDIC算法實現(xiàn)數(shù)字下變頻器的功能，坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計 算器采用兩個坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元，每個坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元只采用
加法和移位運算，沒有乘法的混頻器，因此很適合在可編程器件中實現(xiàn)。 本數(shù)字下變頻器采用八分圓映射算法，利用正弦值、余弦值的對稱性，把
分成8個區(qū)間。本發(fā)明的數(shù)字下變頻器角度分辨率可達到^2^2，與 單個CORDIC處理單元結(jié)構(gòu)相比，在相同相位尋址位數(shù)的情況下，處理精 度不變，頻率范圍可提高2倍?？傊?，本發(fā)明中數(shù)字下變頻器與傳統(tǒng)的查 表法數(shù)字下變頻器相比，更容易提高精度和集成度；與單個坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值 計算單元組成的數(shù)字下變頻器相比，有更寬的頻帶范圍。


圖1為基于坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算算法的數(shù)字下變頻器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算器的結(jié)構(gòu)圖3為相位控制字累加器的一種具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為可編程抽取濾波器的一種具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明實例作使用的第一坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計單元(13級)的結(jié)構(gòu)
示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
如圖1所示，基于坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算算法的數(shù)字下變頻器包括動態(tài)參 數(shù)配置器l、相位控制字累加器2、相位控制字配置器3、坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計 算器4、輸出信號配置器5和可編程抽取濾波器6。
動態(tài)參數(shù)配置器1用于接收來自外部動態(tài)配置控制,器的控制信號，對 整個系統(tǒng)的參數(shù)進行系統(tǒng)配置。動態(tài)參數(shù)配置器1配置的參數(shù)包括相位 步進控制字、初始相位控制字、抽取濾波器參數(shù)、輸出配置信號、角度常 數(shù)《 &和常數(shù)X。。《到&為固定的常數(shù)，其值按照一定公式確定 (《-arctan(2-')， i為流水線級數(shù))。動態(tài)參數(shù)配置器1將相位步進控制字和 初始相位控制字發(fā)送給相位控制字累加器2，將角度常數(shù)《 &和常數(shù)X。傳 送給標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算器4，將抽取濾波器參數(shù)傳送給可編程抽取濾波器6， 將輸出配置信號發(fā)送給輸出信號配置器5。 相位控制字累加器2將相位步進控制字進行累加，再將累加值與初始 相位控制字相加，將相加后的結(jié)果分別輸出至相位控制字配置器3和輸出 信號配置器5。
相位控制字配置器3將接收的累加信號進行八分圓映射處理，將處理 后的角度信號輸出至坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算器4。由于CORDIC算法最多只能 夠完成[-W2，W2]內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，而且當(dāng)角度絕對值越接近;r/2，達到一定精度 所需要的CORDIC模塊的流水線級數(shù)就越大。為了避免使用太多級數(shù)的流 水線結(jié)構(gòu)，同時又能夠?qū)崿F(xiàn)
內(nèi)的角度正弦值計算，本結(jié)構(gòu)中將
， [;r/4,;r/2]， [;r/2,3W4] ， [3;r/4,;r]， [ r，5;r/4]， [5tt/4,37t/2] ， [3;z72,7;r/4] ， [77t/4,2tt]。因為CORDIC算法只能計 算第一個區(qū)間
，其他的區(qū)間必須通過三角函數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)換到
區(qū) 間才能求得。
坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算器4有三個輸入信號，分別為來自動態(tài)參數(shù)配置 器1配置信號、來自外部模數(shù)轉(zhuǎn)換器的待變頻信號、來自相位控制字配置 器3的角度信號。坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算器4將對輸入的信號進行正交混頻處 理，并將混頻后的信號輸出至輸出信號配置器5。
輸出信號配置器5的輸入信號是來自坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算器4的正交混 頻信號和來自相位控制字累加器2的高位控制信號。輸出信號配置器5對 輸入信號按照相位控制字累加器2提供的象限信息進行一些互換或取反的 處理，并將處理后的信號輸出至可編程抽取濾波器6。
可編程抽取濾波器6有兩個輸入，分別是來自輸出信號配置器5的混 合頻率信號和動態(tài)參數(shù)配置器1的配置控制信號。可編程抽取濾波器6對 輸入信號進行抽取濾波，濾除高頻載波并完成采樣率的變化。其輸出信號 即為低采樣率的基帶I、 Q信號。
下面舉例說明上述各部分的具體結(jié)構(gòu)。
如圖2所示，坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算器4包括串并轉(zhuǎn)換器4.K第一坐標旋 轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元4.2、第二坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元4.3和并串轉(zhuǎn)換器4.4。
串并轉(zhuǎn)換器4.1接收來自外部ADC的待變頻的信號，進行串行單個數(shù) 據(jù)到并行雙數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換，分別輸出至第一坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元4.2和
第二坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元4.3。
第一坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元4.2有三個輸入信號來自串并轉(zhuǎn)換器4.1 的數(shù)據(jù)信號、來自相位控制字配置器3的相位配置信號、來自動態(tài)參數(shù)配 置器1的參數(shù)配置信號。來自串并轉(zhuǎn)換器4.1的數(shù)據(jù)信號在第一坐標旋轉(zhuǎn)數(shù) 值計算單元4.2中進行CORDIC計算處理。處理后的信號輸出到并串轉(zhuǎn)換 器4.4。
第二坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元4.3的輸入信號有三個來自串并轉(zhuǎn)換器 4.1的數(shù)據(jù)信號、來自相位控制字配置器3的相位配置信號、來自動態(tài)參數(shù) 配置器1的參數(shù)配置信號。來自串并轉(zhuǎn)換器4.1的數(shù)據(jù)信號在第二坐標旋轉(zhuǎn) 數(shù)值計算單元4.3中進行CORDIC計算處理。處理后的信號輸出到并串轉(zhuǎn) 換器4.4。第一坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元4.2和第二坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元4.3 每次處理的數(shù)據(jù)是來自ADC的相鄰兩個數(shù)據(jù)。并串轉(zhuǎn)換器4.4將來自第一 坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元4.2和第二坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元4.3的數(shù)據(jù)進行并 串轉(zhuǎn)換，輸出至輸出信號配置器5。
第一坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元4.2和第二坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元4.3根據(jù) 相位控制字累加器的位數(shù)來確定，相位控制字累加器的位數(shù)一般取20~32， 此時13級流水線后的輸入角度常數(shù)接近于0，對精度提高沒有貢獻了，所 以采用13級流水線結(jié)構(gòu)即可。
第二坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元4.3的構(gòu)成與第一坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元 構(gòu)成相同。
下面說明相位控制字累加器2的結(jié)構(gòu)。
如圖3所示，相位控制字累加器包括依次串接的第一加法器2.1、寄存 器2.2和第二加法器2.3;第一加法器2.1和第二加法器2.3的輸入端均與動 態(tài)參數(shù)配置器1的輸出端相接，第一加法器2.1的另一個輸入端與寄存器 2.2的輸出端相接；，第二加法器2.3的輸出端分別與與相位控制字配置器3 及輸出信號配置器5的輸入端相接。
第一加法器2.1的相加信號分別是來自由動態(tài)參數(shù)配置器l的相位步進 字和寄存器2.2所寄存的前一個累加值。第一加法器2.1將相位控制字和來 自寄存器2.2所寄存的前一個累加值相加，得到下一個累加值。第一加法器 2.1輸出至寄存器2.2。寄存器2.2寄存累加信號，并輸出至第二加法器2.3。 第二加法器2.3的輸入信號是來自動態(tài)參數(shù)配置器1的初始相位信號和來自 寄存器2.2寄存累加信號。第二加法器2.3的輸出送入相位控制字配置器3， 在相位控制字配置器3中進行八分圓的映射處理。
如圖4所示，可編程抽取濾波器6包括串接的第一級梳狀濾波器6.1、 半帶濾波器6.2和無限沖擊響應(yīng)濾波器6.3，這三個部件的輸入端還分別與 動態(tài)參數(shù)配置器1的輸出端相接，第一級梳狀濾波器6.1的另一個輸入端與 輸出信號配置器5，無限沖擊響應(yīng)濾波器6.3的輸出端接基帶處理器接口。 第一級梳狀濾波器6.1的輸入信號來自輸出信號配置器5，實現(xiàn)高速率信號 的抽取。梳狀濾波器6.1的輸出信號輸入到半帶濾波器6.2，半帶濾波器6.2 的抽取倍數(shù)為2。半帶濾波器6.2抽取處理后的信號輸入到無限沖擊響應(yīng)濾 波器6.3中進行最后的2倍抽取，并將輸出結(jié)果輸出到基帶處理接口。梳狀 濾波器6.1、半帶濾波器6.2、無限沖擊響應(yīng)濾波器6.3的所有參數(shù)均由動態(tài) 參數(shù)配置器1在系統(tǒng)啟動或復(fù)位時進行初始化。
實例
下面以一個數(shù)字下變頻處理的實例來說明本發(fā)明數(shù)字下變頻器的應(yīng)用。 設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)要求如下以GSM系統(tǒng)為背景，實現(xiàn)數(shù)字下變頻，完成信號采樣率抽取，將信 號從70MHz標準中頻采樣速率變換到273KHz的基頻信號，中頻信號載波 頻率為14.4MHz。提取GSM標準有用信號帶寬80KHz。按GSM系統(tǒng)要求完成對信號的濾波整形，使其符合GSM基帶信號 處理系統(tǒng)的要求。
如圖1所示，通過設(shè)置動態(tài)參數(shù)配置器1完成系統(tǒng)得參數(shù)設(shè)置。需要 設(shè)置的參數(shù)如下相位控制字累加器2的位寬定為32位。載波初始相位可以設(shè)置為 0H;相位步進控制字可根據(jù)中頻信號載波頻率計算得到為34A9B101H。 [2]坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算器4的X。初始值可以設(shè)置為0H。參數(shù)P。 《3的
值依次為2000H、 12E4H、 9FBH、 511H、 28BH、 146H、 A3H、 51H、 29H、 14H、 AH、 5H、 3H、 1H。第一坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元4.2采用如圖5所示的13級流水線結(jié)構(gòu)， 其中，虛線部分為每一級流水線單元。每一級流水線單元的結(jié)構(gòu)是相似的， 均由二個移位器、三個加減器和一個符號判斷器構(gòu)成。下面以第i級流水線 單元為例說明流水線單元的結(jié)構(gòu)(l<i<13)。移位器4.2丄1和移位器4.2丄2 將上一級的輸入信號右移i位，結(jié)果分別輸出到加減器4.2丄4和加減器 4.2.i.5。符號判斷器4.2丄3判斷輸入角度的符號，根據(jù)符號判斷的結(jié)果控制 加減器4.2丄4、加減器4.2丄5、加減器4.2丄6。加減器4.2丄6有兩個輸入， 一個來自上一級的角度輸出， 一個是來自動態(tài)參數(shù)配置器1的常數(shù)角度信 號。第一級流水線單元的輸入分別來自動態(tài)參數(shù)配置器1、串并轉(zhuǎn)換器4.1 和相位控制字配置器3。最后一級流水線的輸出置并串轉(zhuǎn)換器4.4?？删幊坛槿V波器6的結(jié)構(gòu)如圖4所示。三級抽取濾波器設(shè)置參數(shù) 設(shè)置為第一級梳狀濾波器6.1的抽取倍數(shù)為64，級數(shù)為5;第二級半帶濾 波器6.2抽取倍數(shù)為2，采樣頻率為1.09375MHz;第三級無限沖擊響應(yīng)濾 波器6.3完成最后2倍抽取并進行波形整形，級數(shù)設(shè)為61，通帶紋波 0.043dB，阻帶紋波-42.35dB。梳狀濾波器6.1處理后，信號的速率下降到 1 2M左右。其他參數(shù)根據(jù)系統(tǒng)要求設(shè)定。
相位控制字累加器2的時鐘頻率為70MHz，為了提高寬位寬加法器的 時鐘頻率，使用超前進位的加法單元。
相位控制字配置器3實現(xiàn)結(jié)構(gòu)比較簡單，根據(jù)相位控制字累加器2的 高3位進行判斷，對低位角度信號進行取反或者求補。低位角度信號是舍 棄了高三位的輸入角度信號。
坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算器4的時鐘頻率可以設(shè)置為35MHz，這是中頻信號 采樣率的一半。這是因為采用了雙CORDIC計算單元的結(jié)構(gòu)，所以CORDIC 計算單元可以用一半的時鐘頻率實現(xiàn)計算處理，這在中頻信號較高的時候 是非常有利的。
按照上述結(jié)構(gòu)，即可實現(xiàn)數(shù)字下變頻處理。從數(shù)字下變頻器的處理能
力上看，其CORDIC計算單元用35MHz時鐘頻率完成了 70MHz采樣信號 的計算處理。這種并行處理機制，提高了可以直接處理的數(shù)字中頻信號頻 率。
權(quán)利要求
1、一種基于坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算算法的數(shù)字下變頻器，其特征在于它包括依次串接的坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算器(4)、輸出信號配置器(5)和可編程抽取濾波器(6)；動態(tài)參數(shù)配置器(1)的輸入端接外部控制信號，其輸出端分別與上述各部件的輸入端相接，相位控制字累加器(2)的輸入端與動態(tài)參數(shù)配置器(1)的輸出端，其輸出端分別與相位控制字配置器(3)及輸出信號配置器(5)的輸入端相接，相位控制字配置器(3)的輸出端接坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算器(4)的輸入端，坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算器(4)的另一個輸入端接外部的待變頻信號，可編程抽取濾波器(6)的輸出作為整個器件的輸出；動態(tài)參數(shù)配置器(1)用于接收來自外部動態(tài)配置控制器的控制信號，對整個系統(tǒng)的參數(shù)進行系統(tǒng)配置，并分別發(fā)送給相位控制字累加器(2)，坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算器(4)、輸出信號配置器(5)和可編程抽取濾波器(6)；相位控制字累加器(2)將相位步進控制字進行累加，再將累加值與初始相位控制字相加，將相加得到的高位控制信號分別輸出至相位控制字配置器(3)和輸出信號配置器(5)；相位控制字配置器(3)將接收的累加信號進行八分圓映射處理，將處理后的角度信號輸出至坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算器(4)；坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算器(4)包括依次串接的串并轉(zhuǎn)換器(4.1)、第一坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元(4.2)和并串轉(zhuǎn)換器(4.4)，串并轉(zhuǎn)換器(4.1)的輸入端與外部提供的待變頻的信號，并串轉(zhuǎn)換器(4.4)的輸出端與輸出信號配置器(5)的輸入端相接；并串轉(zhuǎn)換器(4.4)的另一個輸入端與第二坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元(4.3)的輸出端相接，第二坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元(4.3)的三個輸入端分別與相位控制字配置器(3)、串并轉(zhuǎn)換器(4.1)和動態(tài)參數(shù)配置器(1)相接；第一坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元(4.2)的另二個輸入端分別與動態(tài)參數(shù)配置器(1)和相位控制字配置器(3)的輸出端相接；串并轉(zhuǎn)換器(4.1)將待變頻的信號串行單個數(shù)據(jù)到并行雙數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換，分別輸出至第一坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元(4.2)和第二坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元(4.3)；第一坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元(4.2)根據(jù)相位配置信號和參數(shù)配置信號對來自串并轉(zhuǎn)換器(4.1)的數(shù)據(jù)信號進行坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算，處理后的信號輸出到并串轉(zhuǎn)換器(4.4)；第二坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算單元(4.3)根據(jù)相位配置信號和參數(shù)配置信號對來自串并轉(zhuǎn)換器(4.1)的數(shù)據(jù)信號進行坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算，處理后的信號輸出到并串轉(zhuǎn)換器(4.4)；并串轉(zhuǎn)換器(4.4)將接收的數(shù)據(jù)進行并串轉(zhuǎn)換，輸出正交混頻信號至輸出信號配置器(5)；輸出信號配置器(5)將正交混頻信號按照高位控制信號提供的象限信息進行一些互換或取反的處理，并將處理后的混合頻率信號輸出至可編程抽取濾波器(6)；可編程抽取濾波器(6)根據(jù)動態(tài)參數(shù)配置器(1)提供的配置控制信號對混合頻率信號進行抽取濾波，濾除高頻載波后，再降低其采樣率后輸出。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字下變頻器，其特征在于相位控制字累加器包括依次串接的第一加法器(2.1)、寄存器(2.2)和第二加法器(2.3); 第一加法器(2.1)和第二加法器(2.3)的輸入端均與動態(tài)參數(shù)配置器(1) 的輸出端相接，第一加法器(2.1)的另一個輸入端與寄存器(2.2)的輸出 端相接；，第二加法器(2.3)的輸出端分別與與相位控制字配置器(3)及 輸出信號配置器(5)的輸入端相接；第一加法器(2.1)將來自于動態(tài)參數(shù)配置器(1)的相位步進字和寄存 器(2.2)所寄存的前一個累加值，將相位控制字和來自寄存器(2.2)所寄 存的前一個累加值相加，得到下一個累加值，提供給寄存器(2.2)，寄存器 (2.2)寄存累加信號，并輸出至第二加法器(2.3);第二加法器(2.3)的輸入信號是來自動態(tài)參數(shù)配置器(1)的初始相位 信號和來自寄存器(2.2)寄存累加信號；第二加法器(2.3)的輸出送入相 位控制字配置器(3)，在相位控制字配置器(3)中進行八分圓的映射處理。
3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)字下變頻器，其特征在于可編程抽 取濾波器(6)包括串接的第一級梳狀濾波器(6.1)、半帶濾波器(6.2)和 無限沖擊響應(yīng)濾波器(6.3)，這三個部件的輸入端還分別與動態(tài)參數(shù)配置器(1)的輸出端相接，第一級梳狀濾波器(6.1)的另一個輸入端與輸出信號 配置器(5),無限沖擊響應(yīng)濾波器(6.3)的輸出端接基帶處理器接口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算算法的數(shù)字下變頻器，包括動態(tài)參數(shù)配置器、相位控制字累加器、相位控制字配置器、坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算器、輸出信號配置器和可編程抽取濾波器。坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)值計算器采用兩個CORDIC處理單元，可以使數(shù)字下變頻器能處理的頻帶寬帶增加。本數(shù)字下變頻器采用八分圓映射算法，利用正弦值、余弦值的對稱性，把
分成8個區(qū)間。本發(fā)明數(shù)字下變頻器與單個CORDIC處理單元數(shù)字下變頻器相比，在相同相位尋址位數(shù)且處理精度不變的情況下，頻率范圍可提高2倍。總之，本發(fā)明中數(shù)字下變頻器與傳統(tǒng)的查表法數(shù)字下變頻器相比，更容易提高精度和集成度。
文檔編號H03D7/00GK101183853SQ20071016872
公開日2008年5月21日 申請日期2007年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月10日
發(fā)明者劉政林, 夢 蔡, 鄒雪城 申請人:華中科技大學(xué)