本發(fā)明屬于無線通信系統(tǒng)的濾波技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種針對lte載波的數(shù)字濾波方法及裝置。

背景技術(shù)：

lte(longtermevolution)項目是3g的演進(jìn)，它改進(jìn)并增強了3g的空中接入技術(shù)。采用ofdm和mimo作為其無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。3gpplte的主要性能目標(biāo)包括：在20mhz頻譜帶寬能夠提供下行100mbps、上行50mbps的峰值速率；改善小區(qū)邊緣用戶的性能；提高小區(qū)容量；降低系統(tǒng)延遲；支持成對或非成對頻譜，并可靈活配置六種帶寬，分別是：1.4mhz、3mhz、5mhz、10mhz、15mhz、20mhz。

fir(finiteimpulseresponse)濾波器，有限長單位沖激響應(yīng)濾波器，又稱為非遞歸性濾波器，是數(shù)字信號處理系統(tǒng)中最基本的單元。它的特點是可以實現(xiàn)任意幅頻特性，并且保持嚴(yán)格的線性相頻特性。因為其單位抽樣響應(yīng)是有限長的，所以該類型的濾波器是穩(wěn)定的系統(tǒng)。fir濾波器在通信、圖像處理、模式識別等領(lǐng)域都有很廣泛的應(yīng)用。

fpga(fieldprogrammablegatearray，現(xiàn)場可編程門陣列)以其內(nèi)部邏輯的并行運行，高速工作時鐘，豐富的輸入輸出管腳資源，集成高速串行收發(fā)模塊，特定接口協(xié)議的ip-core(intellectualpropertycore，知識產(chǎn)權(quán)核)資源等優(yōu)勢，廣泛用于通信硬件設(shè)備系統(tǒng)中，完成板級邏輯控制、接口轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳輸、算法處理等功能。

為了適配各種lte的網(wǎng)絡(luò)帶寬配置情形及滿足后級信號處理需求，需要設(shè)計一種方法實現(xiàn)針對lte信號的實時切換六種帶寬的濾波功能，達(dá)到fpga的處理速度和占用資源兩方面最優(yōu)的效果，并合理降低濾波系統(tǒng)的設(shè)計復(fù)雜度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種針對lte載波的數(shù)字濾波方法，其能夠解決某些特定lte接收機設(shè)備中需要實時切換多種帶寬載波濾波的問題，實現(xiàn)了fpga的處理速度和占用資源兩方面最優(yōu)的效果，合理降低濾波系統(tǒng)的設(shè)計復(fù)雜度。

本發(fā)明的另一目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種針對lte載波的數(shù)字濾波裝置，能夠解決某些特定lte接收機設(shè)備中需要實時切換多種帶寬載波濾波的問題，實現(xiàn)了fpga的處理速度和占用資源兩方面最優(yōu)的效果，合理降低濾波系統(tǒng)的設(shè)計復(fù)雜度。

本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種針對lte載波的數(shù)字濾波方法，包括以下步驟：

1、調(diào)節(jié)輸入信號和/或輸出信號的采樣率使適應(yīng)系統(tǒng)需求的步驟；

2、按照信號帶寬大小，將不大于5mhz帶寬的信號分為一組，由濾波模塊a處理，在一定采樣率上進(jìn)行濾波；將大于5mhz帶寬的信號分為另外一組，由濾波模塊b處理，在一定采樣率上進(jìn)行濾波；

3、濾波模塊b處理后的信號，進(jìn)一步經(jīng)過時延調(diào)整模塊處理，從而保證濾波模塊a和濾波模塊b兩路信號時延的一致性；

4、控制模塊完成解析載波帶寬、控制濾波模塊a和濾波模塊b切換以及控制時延調(diào)整模塊的步驟。

優(yōu)選的，調(diào)節(jié)輸入信號和/或輸出信號的采樣率的步驟包括：選擇合理的采樣率進(jìn)行濾波，當(dāng)采樣率高于濾波需求時，進(jìn)行若干次2倍抽取操作，將采樣率降低到一定值；當(dāng)采樣率低于濾波需求時，進(jìn)行若干次2倍插值操作，將采樣率提高到一定值；并將濾波后的采樣率調(diào)整到同一采樣率上。

進(jìn)一步的，對不大于5mhz帶寬的信號以采樣率7.68msps進(jìn)行濾波；對大于5mhz帶寬的信號以采樣率30.72msps進(jìn)行濾波。

優(yōu)選的，所述方法還包括步驟：分析濾波模塊a和濾波模塊b的濾波過程得到兩個模塊的時延差，將該時延差作為參數(shù)寫入到時延調(diào)整模塊。

進(jìn)一步的，當(dāng)濾波模塊a或濾波模塊b的濾波器系數(shù)更改時，需再次分析兩個路徑的時延差，并更新到時延調(diào)整模塊。

優(yōu)選的，對不同帶寬的信號應(yīng)用fir系數(shù)重載功能實時按照所選擇濾波帶寬對信號進(jìn)行濾波：系數(shù)重載模塊根據(jù)控制模塊下發(fā)的載波帶寬值選擇不同的濾波系數(shù)，按照特定時序?qū)⑦x定的濾波系數(shù)加載到系數(shù)重載fir濾波器，系數(shù)重載fir濾波器完成相應(yīng)的濾波功能。

優(yōu)選的，不大于5mhz帶寬的信號包括1.4mhz、3mhz、5mhz三種情形，大于5mhz帶寬的信號包括10mhz、15mhz、20mhz三種情形。

一種針對lte載波的數(shù)字濾波裝置，包括濾波模塊a、濾波模塊b、時延調(diào)整模塊和控制模塊；

濾波模塊a包括依次連接的兩級2倍抽取的半帶濾波器、第一系數(shù)重載fir濾波器和兩級2倍插值的半帶濾波器；

濾波模塊b包括第二系數(shù)重載fir濾波器，同時濾波模塊b和時延調(diào)整模塊相連；

輸入信號按照帶寬分為兩路，不大于5mhz帶寬的信號由濾波模塊a處理后輸出，大于5mhz帶寬的信號由濾波模塊b和時延調(diào)整模塊處理后輸出；控制模塊完成解析載波帶寬、控制濾波模塊a和濾波模塊b切換，以及控制時延調(diào)整模塊的功能。

優(yōu)選的，系數(shù)重載fir濾波器與系數(shù)重載模塊相連，系數(shù)重載模塊存儲不同帶寬的濾波器系數(shù)。

優(yōu)選的，時延調(diào)整模塊基于雙口ram實現(xiàn)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果：

1、本發(fā)明根據(jù)lte網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的六種可配置帶寬，分為兩組，選擇合理的采樣率進(jìn)行濾波，可以達(dá)到更好的濾波效果，降低濾波處理的復(fù)雜度，有效節(jié)省fpga的乘法器等資源。

2、本發(fā)明應(yīng)用fir系數(shù)重載功能能夠?qū)崟r按照所選擇濾波帶寬對信號進(jìn)行濾波。

3、本發(fā)明通過使用時延調(diào)整模塊保證兩組濾波處理分支的時延一致。

附圖說明

圖1是實施例的處理模塊示意圖；

圖2是實施例的多級濾波示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

lte網(wǎng)絡(luò)的六種帶寬分別是：1.4mhz、3mhz、5mhz、10mhz、15mhz以及20mhz。按照帶寬大小，將帶寬為1.4mhz、3mhz、5mhz三種情形分為一組，在較低采樣率7.68msps上進(jìn)行濾波；帶寬為10mhz、15mhz、20mhz三種情形分為另外一組，在較高采樣率30.72msps上進(jìn)行濾波。如圖1所示，濾波模塊a處理低采樣率的載波，濾波模塊b處理高采樣率的載波。濾波模塊a完成小于5mhz帶寬的信號濾波；濾波模塊b完成大于5mhz帶寬的信號濾波。由于帶寬小于5mhz的一路濾波處理相比帶寬大于5mhz的一路濾波處理更多的使用了fir濾波，并且在較低的采樣率上進(jìn)行濾波，故帶寬小于5mhz的一路信號的時延更大。為保證兩路信號時延的一致性，在帶寬大于5mhz的信號處理后，加入一個時延調(diào)整模塊?？刂颇K完成解析載波帶寬、控制切換開關(guān)，以及控制時延調(diào)整模塊的功能。

具體的，設(shè)定輸入為采樣率為122.88msps的零中頻i或q數(shù)據(jù)，輸出為采樣率為30.72msps的零中頻數(shù)據(jù)，如圖2所示。

待處理的數(shù)據(jù)為采樣率122.88msps的寬帶零中頻i或q數(shù)據(jù)，根據(jù)系統(tǒng)需求將該寬帶信號按lte的六種帶寬進(jìn)行濾波；濾波后的零中頻i或q數(shù)據(jù)需要以采樣率30.72msps傳輸給后面的模塊。由于輸入信號的采樣率為122.88msps，需要進(jìn)行兩次2倍抽取，將采樣率降低到30.72msps，以滿足帶寬為10mhz、15mhz、20mhz的信號濾波需求。將采樣率30.72msps的信號進(jìn)行兩次2倍抽取，采樣率降低到7.68msps，以滿足帶寬為1.4mhz、3mhz、5mhz的信號濾波需求。由于系統(tǒng)要求該模塊的輸出信號采樣率為30.72msps，故需要將采樣率為7.68msps的一組信號進(jìn)行兩次2倍插值操作，得到采樣率為30.72msps的數(shù)據(jù)。

這里采用半帶濾波器進(jìn)行2倍抽取或2倍插值操作并濾波。首先將采樣率122.88msps的信號經(jīng)過兩級2倍抽取的半帶濾波器，采樣率降為30.72msps。此處分為兩個分支。分支b處理帶寬為10mhz、15mhz和20mhz的信號，在采樣率降低為30.72msps時進(jìn)行濾波處理，可以兼顧帶寬20mhz的情況。分支a需要再經(jīng)過兩級2倍抽取的半帶濾波器，采樣率降為7.68msps。在采樣率為7.68msps的基礎(chǔ)上對帶寬1.4mhz、3mhz和5mhz的信號進(jìn)行濾波處理，可以兼顧帶寬5mhz的情況。分支a再經(jīng)過兩級2倍插值的半帶濾波器將采樣率提高到30.72msps，與分支b的采樣率相同，便于后續(xù)處理。

在兩個處理分支中分別使用具有系數(shù)重載功能的fir濾波器，由系數(shù)重載模塊根據(jù)控制模塊下發(fā)的載波帶寬值選擇不同的濾波系數(shù)，按照特定時序?qū)⑦x定的濾波系數(shù)加載到系數(shù)重載fir，系數(shù)重載fir完成相應(yīng)的濾波功能。如圖2所示，兩組信號的fir濾波器各自對應(yīng)系數(shù)重載模塊a和系數(shù)重載模塊b。系數(shù)重載模塊a存儲帶寬為1.4mhz、3mhz、5mhz的濾波器系數(shù)，系數(shù)重載模塊b存儲帶寬為10mhz、15mhz、20mhz的濾波器系數(shù)，兩個系數(shù)重載模塊完成向?qū)?yīng)的系數(shù)重載fir加載系數(shù)的功能。

時延調(diào)整模塊基于雙口ram實現(xiàn)，用于調(diào)整分支a和分支b的時延一致性。由于分支a的處理復(fù)雜，且在較低的采樣率下完成濾波操作，相比分支b引入的時延較大。為了保證兩個分支處理的時延一致，故在分支b中加入一個時延調(diào)整模塊。根據(jù)分析分支a和分支b的濾波過程得到兩個分支的時延差，將該時延差作為參數(shù)寫入到時延調(diào)整模塊。當(dāng)分支a或分支b的濾波器系數(shù)更改時，需再次分析兩個路徑的時延差，并更新到時延調(diào)整模塊。

最后，根據(jù)控制模塊的載波帶寬值判定選擇哪個分支的輸出數(shù)據(jù)。這樣的設(shè)計方案充分考慮了節(jié)省資源和降低設(shè)計復(fù)雜度的問題，能夠滿足lte信號處理過程中實時切換濾波帶寬，優(yōu)化了濾波系統(tǒng)的復(fù)雜度，并保證了系統(tǒng)時延的一致性。

上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。