專(zhuān)利名稱(chēng)：多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)及其信號(hào)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信的多載波技術(shù)領(lǐng)域，具體是指多載波數(shù)字選頻系統(tǒng) 及其信號(hào)處理方法。
背景技術(shù)：
隨著移動(dòng)通信的日益發(fā)展，移動(dòng)通信用戶數(shù)急劇增加，運(yùn)營(yíng)商不得不對(duì)各 種制式的移動(dòng)通信系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容處理，以滿足用戶的通信需求。如中國(guó)移動(dòng)通 信集團(tuán)，每年都要增加大量的載波數(shù)資源，以滿足日益增長(zhǎng)的移動(dòng)通信用戶市 場(chǎng)需求。如今的通信系統(tǒng)擴(kuò)容處理，逐步采用多載波技術(shù)，這就要求相應(yīng)的移 動(dòng)通信產(chǎn)品也具有多載波處理能力。
通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，也使得當(dāng)今越來(lái)越多的通信產(chǎn)品采用數(shù)字技術(shù)來(lái)實(shí) 現(xiàn)，所以，隨著多載波系統(tǒng)的不斷應(yīng)用， 一方面需要支持多載波處理功能的產(chǎn) 品，另一方面，隨著用戶對(duì)產(chǎn)品體積、功耗方面的要求，產(chǎn)品需要逐步向低功 耗、小型化、微型化方向發(fā)展。所以，從單載波處理系統(tǒng)擴(kuò)展到多載波系統(tǒng)， 不能簡(jiǎn)單將單路系統(tǒng)級(jí)聯(lián)起來(lái)合成多載波系統(tǒng)，而應(yīng)該將單路系統(tǒng)的功能進(jìn)行 合并和擴(kuò)展，形成多載波系統(tǒng)，以完成多載波的信號(hào)的處理。在基于軟件無(wú)線 電架構(gòu)的移動(dòng)通信產(chǎn)品中，在現(xiàn)有技術(shù)和器件的限制下，需要具有多載波技術(shù) 的數(shù)字下變頻系統(tǒng)和數(shù)字上變頻系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提出一種多載波數(shù)字選 頻系統(tǒng)及其信號(hào)處理方法，其從多載波選頻系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)出發(fā)，提出具有 創(chuàng)新性結(jié)構(gòu)的多載波數(shù)字下變頻系統(tǒng)和數(shù)字上變頻系統(tǒng)，并將數(shù)字下變頻系 統(tǒng)和數(shù)字上變頻有機(jī)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)多通道信號(hào)處理，有效降低多載波數(shù)字 選頻系統(tǒng)的成本、體積和功耗，提高了系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性。
本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)，包括ADC (模數(shù)轉(zhuǎn)換)子系統(tǒng)、多載波數(shù)字中頻處理子系統(tǒng)、MCU (微處理器)控制
子系統(tǒng)及DAC子系統(tǒng)，所述多載波數(shù)字中頻處理子系統(tǒng)分別與ADC子系統(tǒng)、 DAC子系統(tǒng)及MCU控制子系統(tǒng)相連，所述MCU控制子系統(tǒng)還分別與ADC子 系統(tǒng)及DAC子系統(tǒng)相連。
為更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述ADC子系統(tǒng)包括AGC (Automatic Gain Control:自動(dòng)增益控制)控制器、AGC判決器及A/D轉(zhuǎn)換器，所述AGC控制 器的輸入端與模擬中頻信號(hào)、AGC判決器分別連接，形成AGC判決的閉環(huán)系 統(tǒng)，以對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)有效的AGC控制，AGC控制器的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換 器連接，所述A/D轉(zhuǎn)換器還與所述MCU控制子系統(tǒng)相連；
所述多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)，集成了多載波數(shù)字中頻處理子系統(tǒng)，而多載 波數(shù)字中頻處理子系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)多載波信號(hào)的數(shù)字下變頻和數(shù)字上變頻等處 理，實(shí)現(xiàn)對(duì)多載波信號(hào)的數(shù)字選頻功能。
所述多載波數(shù)字中頻處理子系統(tǒng)包括依次連接的多載波DDC (數(shù)字下變 頻)子系統(tǒng)、接口模塊、多載波DUC (數(shù)字上變頻)子系統(tǒng)及增益控制器， 且所述多載波DDC子系統(tǒng)的輸入端與所述ADC子系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器連接，多 載波DDC子系統(tǒng)的一個(gè)輸出端與ADC子系統(tǒng)的AGC判決器連接，另一個(gè)輸出 端與多載波數(shù)字中頻處理子系統(tǒng)的接口模塊相連接，所述增益控制器還與所 述DAC子系統(tǒng)相連，所述多載波DDC子系統(tǒng)、接口模塊、多載波DUC子系統(tǒng) 和增益控制器均分別與MCU控制子系統(tǒng)相連。
所述AGC判決器的輸入信號(hào)來(lái)自經(jīng)過(guò)多載波DDC處理后的I、 Q數(shù)據(jù)，而 不是直接對(duì)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的數(shù)字中頻信號(hào)。經(jīng)過(guò)DDC處理后的I、 Q 數(shù)據(jù)，由于經(jīng)過(guò)了抽取和濾波處理，數(shù)據(jù)速率很低，適合進(jìn)行AGC控制的判 斷和信號(hào)處理，從而，減輕了AGC判決器的數(shù)據(jù)處理壓力，使得系統(tǒng)更具有 可實(shí)現(xiàn)性。
所述多載波DDC (數(shù)字下變頻)子系統(tǒng)，包括單通道NCO產(chǎn)生模塊、第一 級(jí)正交調(diào)制處理模塊、第一級(jí)抽取濾波器組、多通道NCO產(chǎn)生模塊、第二級(jí)復(fù) 數(shù)調(diào)制處理模塊、第二級(jí)抽取濾波器組、可變?cè)鲆嬲{(diào)節(jié)模塊和DDC子系統(tǒng)總控 制模塊；所述ADC子系統(tǒng)的數(shù)字中頻信號(hào)輸出端與第一級(jí)正交調(diào)制處理模塊、 第一級(jí)抽取濾波器組、第二級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制處理模塊、第二級(jí)抽取濾波器組、可變 增益調(diào)節(jié)模塊依次連接；所述單通道NC0產(chǎn)生模塊的輸出端與第一級(jí)正交調(diào)制 處理模塊的輸入端連接；所述多通道NC0產(chǎn)生模塊的輸出端與第二級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制 處理模塊的輸入端連接；所述DDC子系統(tǒng)總控制模塊的輸出端同時(shí)與單通道 NC0產(chǎn)生模塊、多通道NCO產(chǎn)生模塊、可變?cè)鲆嬲{(diào)節(jié)模塊的輸入端連接。
所述多載波DUC (數(shù)字上變頻)子系統(tǒng)，包括多個(gè)第一級(jí)內(nèi)插濾波器組、 多通道NCO產(chǎn)生模塊、第一級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制和信號(hào)累加處理模塊、第二級(jí)內(nèi)插濾波 器組、第二級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制處理模塊、第三級(jí)正交調(diào)制處理模塊、增益調(diào)節(jié)模塊、 本振抑制模塊，所述多個(gè)第一級(jí)內(nèi)插濾波器組輸出端分別依次通過(guò)第一級(jí)復(fù)數(shù) 調(diào)制和信號(hào)累加處理模塊、第二級(jí)內(nèi)插濾波器組、第二級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制處理模塊、 第三級(jí)正交調(diào)制處理模塊、增益調(diào)節(jié)模塊與本振抑制模塊輸入端連接，所述多 個(gè)第一級(jí)內(nèi)插濾波器組與多個(gè)通道數(shù)據(jù)輸出信號(hào)連接，所述多通道NC0產(chǎn)生模 .塊輸出端與第一級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制和累加處理模塊輸入端連接；所述單通道NC0產(chǎn)生 模塊工的輸出端與第二級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制處理模塊的輸入端連接，所述單通道NC0 產(chǎn)生模塊II的輸出端與第三級(jí)正交調(diào)制處理模塊的輸入端連接。
所述MCU控制子系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)的工作參數(shù)的配置、 .控制、軟件更新和下載以及多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。所述MCU 控制子系統(tǒng)包括ADC參數(shù)配置子模塊、DAC (數(shù)模轉(zhuǎn)換)參數(shù)配置子模塊、 多載波DDC參數(shù)配置子模塊、增益控制子模塊、接口控制子模塊、多載波DUC 參數(shù)配置子模塊、監(jiān)控和告警子模塊、程序下載和更新子模塊。所述MCU控 制子系統(tǒng)中的ADC參數(shù)配置子模塊與ADC子系統(tǒng)相連接，DAC (數(shù)模轉(zhuǎn)換) 參數(shù)配置子模塊與DAC子系統(tǒng)相連接，多載波DDC參數(shù)配置子模塊與多載 波DDC子系統(tǒng)相連接，增益控制子模塊與增益控制器相連接，接口控制子模 塊與寬帶數(shù)字中頻子系統(tǒng)中的接口子模塊相連接，多載波DUC參數(shù)配置子模 塊與多載波DUC子系統(tǒng)相連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的智能控制。
所述DAC子系統(tǒng)也是本系統(tǒng)的關(guān)鍵部分之一，它主要接收來(lái)自多載波數(shù) 字中頻處理子系統(tǒng)的增益控制器的輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字中頻信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換 處理，輸出模擬中頻信號(hào)。所述DAC子系統(tǒng)主要由D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器組成，實(shí) 現(xiàn)對(duì)數(shù)字信號(hào)的模擬轉(zhuǎn)換處理。
本多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)的信號(hào)處理方法，其步驟包括
(1) AGC控制器根據(jù)AGC判決器提供的控制信息，對(duì)前端模擬中頻信號(hào) 進(jìn)行放大或衰減處理，并經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)字中頻信號(hào)；
(2) 所述多載波DDC子系統(tǒng)對(duì)所述數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字混頻、抽取和 濾波處理，輸出低速的基帶I、 Q信號(hào)，基帶I、 Q信號(hào)返回到AGC判決器中， AGC判決器根據(jù)輸入信號(hào)的特性(包括信號(hào)的幅度、能量、功率等)，生成相 應(yīng)的控制信息，再返回到AGC控制器中；同時(shí)，基帶I、 Q信號(hào)輸入到接口模 塊，通過(guò)接口模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)時(shí)序轉(zhuǎn)換和調(diào)整，以及數(shù)據(jù)時(shí)鐘域的隔離和轉(zhuǎn)變
等處理，輸出給多載波DUC子系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)插、濾波和調(diào)制，得到數(shù)字中頻信 號(hào)的調(diào)制信號(hào)，然后經(jīng)增益控制器進(jìn)行增益調(diào)節(jié)后，輸出給DAC子系統(tǒng)；
(3) DAC子系統(tǒng)對(duì)所述增益控制器的數(shù)字中頻的輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換 處理，輸出模擬中頻信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)多載波數(shù)字選頻的信號(hào)處理過(guò)程；
上述信號(hào)處理過(guò)程中，所述MCU控制子系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)多載波數(shù)字選頻系統(tǒng) 的工作參數(shù)的配置和控制以及多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。
為更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，步驟(1)所述AGC控制器對(duì)前端模擬中頻信號(hào)進(jìn) 行放大或衰減處理，具體是指當(dāng)前端輸入信號(hào)幅度過(guò)大，超出A/D的最大量化 電平時(shí)，則進(jìn)行衰減處理(如A/D的最大量化電平是lOdBm，則當(dāng)信號(hào)超過(guò) 10dBm，就應(yīng)該進(jìn)行衰減處理)，以防止模擬中頻信號(hào)超過(guò)A/D變換器的最大輸 入電平范圍，而引起量化的過(guò)載失真；當(dāng)前端輸入信號(hào)幅度過(guò)小，低于A/D 的最小量化電平時(shí)(也即信號(hào)幅度小于A/D接受的最低靈敏度)，為提高多載 波數(shù)字選頻系統(tǒng)的接收靈敏度，需要對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大處理(如A/D只能識(shí) 別-50dBm以上的信號(hào)，則當(dāng)信號(hào)幅度小于-50dBm輸入的時(shí)候，就應(yīng)該進(jìn)行放 大處理)。AGC控制器在起到保護(hù)A/D轉(zhuǎn)換器的同時(shí)，能增大A/D轉(zhuǎn)換器的動(dòng) 態(tài)范圍，提高多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)的性能。
步驟(2)所述多載波DDC子系統(tǒng)對(duì)所述數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字混頻、抽 取和濾波處理，輸出低速的基帶I、 Q數(shù)據(jù)，具體包括以下步驟
(2. 11)所述A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字中頻信號(hào)輸入到第一級(jí)正交調(diào)制處理 模塊，與單通道NCO產(chǎn)生模塊輸出的cos和sin信號(hào)進(jìn)行混頻調(diào)制處理，輸出 零中頻的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)入到第一級(jí)抽取濾波器組進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取和濾波處理；
(2.12)經(jīng)過(guò)第一級(jí)抽取濾波器組進(jìn)行抽取濾波后的數(shù)據(jù)輸入到第二級(jí)復(fù) 數(shù)調(diào)制處理模塊，與多通道NCO產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的多個(gè)不同頻率的cos和sin 信號(hào)進(jìn)行混頻調(diào)制處理，形成多載波I、 Q信號(hào)；多載波I、 Q信號(hào)通過(guò)第二級(jí) 抽取濾波器組進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)抽取和濾波處理，輸出低速的多載波基帶I、 Q信號(hào)；
(2. 13)經(jīng)過(guò)兩級(jí)調(diào)制后的信號(hào)經(jīng)過(guò)可變?cè)鲆嬲{(diào)節(jié)模塊，每個(gè)載波信號(hào)根 據(jù)系統(tǒng)指標(biāo)要求，進(jìn)行獨(dú)立的增益自動(dòng)調(diào)整，輸出符合系統(tǒng)增益要求的基帶I、 Q信號(hào)。
在傳統(tǒng)的多載波數(shù)字下變頻系統(tǒng)中，多載波信號(hào)混頻處理都是在A/D采樣 之后進(jìn)行。但由于A/D采樣輸出的數(shù)據(jù)速率很高，這樣，混頻處理需要較多的
資源，而如果在低速情況下進(jìn)行混頻調(diào)制處理，則完全可以采用時(shí)分復(fù)用的處 理方式來(lái)節(jié)約資源。本發(fā)明將多載波信號(hào)混頻調(diào)制處理模塊放置在第一級(jí)抽取 濾波模塊之后，這樣，由于經(jīng)過(guò)第一級(jí)抽取濾波，數(shù)據(jù)速率不是很高，這樣， 就能利用時(shí)分復(fù)用資源的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)混頻調(diào)制運(yùn)算，大大節(jié)約資源。
所述第一級(jí)抽取濾波器組和第二級(jí)抽取濾波器組可以為FIR、 IIR、 CIC、 HB濾波器或其它形式的濾波器。
步驟(2)所述基帶I、 Q信號(hào)通過(guò)接口模塊輸出給多載波DUC子系統(tǒng)進(jìn) 行內(nèi)插、濾波和調(diào)制，得到數(shù)字中頻信號(hào)的調(diào)制信號(hào)，具體包括以下步驟
(2.21)通過(guò)多載波數(shù)字中頻處理子系統(tǒng)的接口模塊處理后輸出多個(gè)通道 數(shù)據(jù)(例如通道1、通道2……通道N)，所述多個(gè)通道數(shù)據(jù)并行輸出I、 Q信
號(hào)到所述多載波DUC子系統(tǒng)的多個(gè)第一級(jí)內(nèi)插濾波器組進(jìn)行數(shù)據(jù)內(nèi)插和濾波 處理；
(2. 22)經(jīng)內(nèi)插和濾波處理后的數(shù)據(jù)和多通道NC0產(chǎn)生模塊生成的本振信 號(hào)一并送入到第一級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制處理模塊和多通道信號(hào)累加處理模塊進(jìn)行第一 級(jí)混頻、調(diào)制處理及累加運(yùn)算；
(2.23) 累加后的I、 Q數(shù)據(jù)輸入到第二級(jí)內(nèi)插濾波器組進(jìn)行第二級(jí)的內(nèi) 插和濾波處理，內(nèi)插濾波后的I、 Q數(shù)據(jù)再依次輸入到第二級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制處理模 塊、第三級(jí)正交調(diào)制處理模塊相應(yīng)進(jìn)行第二級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制處理、第三級(jí)正交調(diào)制
處理；
(2.24) 經(jīng)過(guò)三級(jí)調(diào)制后的信號(hào)經(jīng)過(guò)增益調(diào)節(jié)模塊，得到符合系統(tǒng)增益要 求的I、 Q信號(hào)，最后，I、 Q信號(hào)再經(jīng)過(guò)本振抑制處理模塊抑制直流泄漏以及 載波泄漏，輸出最終的調(diào)制信號(hào)。
在所述多載波DUC (數(shù)字上變頻)子系統(tǒng)中，為了提高并行輸入數(shù)據(jù)的傳 輸速率，需要采用數(shù)據(jù)內(nèi)插處理，但內(nèi)插會(huì)引入鏡像成分，需要進(jìn)行濾波。對(duì) 應(yīng)高倍數(shù)的內(nèi)插處理，為了降低濾波器設(shè)計(jì)的難度，節(jié)約器件資源， 一般要采 用多級(jí)內(nèi)插濾波器級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)中的第一級(jí)內(nèi)插濾波器組和第二級(jí)內(nèi)插濾波 器組一般都是由一個(gè)或兩個(gè)內(nèi)插濾波器組成，特殊情況下，會(huì)采用三個(gè)內(nèi)插濾 波器來(lái)構(gòu)成內(nèi)插濾波器組。其中，內(nèi)插濾波器可以為FIR、 IIR以及CIC、半 帶內(nèi)插濾波器等。如系統(tǒng)第一級(jí)內(nèi)插需要實(shí)現(xiàn)16倍數(shù)據(jù)內(nèi)插處理，可以采用 CIC內(nèi)插4倍和FIR內(nèi)插4倍來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以采用直接利用FIR實(shí)現(xiàn)內(nèi)插16倍 處理，也可以采用半帶濾波器內(nèi)插2倍、CIC內(nèi)插2倍以及FIR內(nèi)插4倍來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在傳統(tǒng)的多通道數(shù)字上變頻系統(tǒng)中，累加和在最后一級(jí)進(jìn)行，由于數(shù)字上 變頻處理之后，最后輸出的數(shù)據(jù)速率很高，這樣，累加處理需要加法樹(shù)來(lái)支持， 需要較多的資源，而如果在低速情況下進(jìn)行累加處理，可以采用時(shí)分復(fù)用的處 理方式來(lái)節(jié)約資源。本發(fā)明將多通道信號(hào)累加處理模塊放置在第一級(jí)內(nèi)插和復(fù) 數(shù)調(diào)制處理模塊之后，這樣，由于經(jīng)過(guò)第一級(jí)內(nèi)插濾波，數(shù)據(jù)速率不是很高， 這樣，就可以采用時(shí)分復(fù)用資源的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)累加運(yùn)算，而無(wú)需傳統(tǒng)的加法樹(shù) 架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)求和處理，可以大大節(jié)約資源。累加之后的數(shù)據(jù)和包含了每一個(gè)通 道的數(shù)據(jù)，后續(xù)的內(nèi)插和調(diào)制處理，相當(dāng)于對(duì)一個(gè)通道的信號(hào)進(jìn)行處理，經(jīng)過(guò) 累加求和模塊，己經(jīng)將多通道的數(shù)字上變頻處理轉(zhuǎn)換為單通道的上變頻處理， 簡(jiǎn)化了后續(xù)內(nèi)插濾波和調(diào)制處理。
在本多載波DUC (數(shù)字上變頻)子系統(tǒng)中，為了進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高資 源的復(fù)用率，將第一級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制處理模塊以及多通道信號(hào)累加處理模塊結(jié)合起 來(lái)，利用一種比較特殊的結(jié)構(gòu)形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，以達(dá)到在進(jìn)行復(fù)數(shù)調(diào)制的同時(shí)，對(duì) 調(diào)制信號(hào)進(jìn)行累加處理，最后即可輸出經(jīng)過(guò)調(diào)制后的信號(hào)累加和結(jié)果。
在本多載波DUC (數(shù)字上變頻)子系統(tǒng)中，對(duì)調(diào)制后的輸出的信號(hào)進(jìn)行增 益調(diào)節(jié)和控制，以滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)信號(hào)輸入、輸出增益的控制要求。增益調(diào) 節(jié)模塊開(kāi)放了一些用戶接口，以使得用戶能夠根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，任意的修改 系統(tǒng)增益。
本多載波DUC (數(shù)字上變頻)子系統(tǒng)的本振抑制模塊抑制實(shí)現(xiàn)抵消上變頻 處理，由于設(shè)計(jì)處理等所引入的直流信號(hào)以及載波泄漏信號(hào)，提高系統(tǒng)性能。 在數(shù)字上變頻處理中，不可避免會(huì)引入直流信號(hào)，可以采用"對(duì)稱(chēng)舍入"處理 方法來(lái)抑制直流泄漏，也可以采用直流濾波的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)直流的抑制，還可以 采用其他的方法來(lái)進(jìn)行直流的抑制，如求取信號(hào)的均值，對(duì)信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償處理。 而且，在多載波上變頻系統(tǒng)中，每個(gè)頻點(diǎn)對(duì)應(yīng)的載波泄漏也會(huì)對(duì)系統(tǒng)性能帶來(lái) 較大的影響，所以，需要對(duì)載波泄漏信號(hào)進(jìn)行抑制處理，以減小載波泄漏對(duì)其 他通道的干擾。
本多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)中的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)可以利用專(zhuān)用ASIC芯片 實(shí)現(xiàn)，也可以利用DSP、 FPGA、 CPLD、 EPLD等可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)。本多 載波數(shù)字選頻系統(tǒng)可應(yīng)用于GSM、CDMA、DCS、JDC、TD-SCDMA、WCDMA、 CDMA2000、 Wimax等通信體制的基站、基站子系統(tǒng)、射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)和載波
調(diào)度等系統(tǒng)。
此外，由于所述AGC判決器的輸入信號(hào)來(lái)自多載波DDC子系統(tǒng)得輸出，因 此，可以將A/D轉(zhuǎn)換器和DDC子系統(tǒng)集成在一個(gè)系統(tǒng)中，這樣，該集成化的系 統(tǒng)也可以通過(guò)專(zhuān)用ASIC芯片實(shí)現(xiàn)。
本多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)還可適用于無(wú)線、光纖、FS0 (Free Space Optical Communication:自由空間光通信)直放站等數(shù)字直放站系統(tǒng)等。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果
(1) 從多載波系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)出發(fā)，利用具有新穎結(jié)構(gòu)的多載波數(shù)字下 變頻系統(tǒng)和數(shù)字上變頻系統(tǒng)，摒棄了傳統(tǒng)的基于疊加方式的從單載波系統(tǒng)擴(kuò) 展到多載波系統(tǒng)，而是將多載波系統(tǒng)作為一個(gè)統(tǒng)一整體進(jìn)行設(shè)計(jì)，提升了整 個(gè)系統(tǒng)的精妙性。
(2) 采用數(shù)字中頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字中頻信號(hào)的抽取、內(nèi)插、混頻和濾波 處理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多載波信號(hào)的數(shù)字選頻功能，減少了模擬器件的使用，提高 了系統(tǒng)性能的一致性，便于系統(tǒng)調(diào)試和生產(chǎn)；
(3) 有利于采用諸如FPGA、 CPLD、 EPLD、 DSP等可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)， 載波數(shù)可以隨應(yīng)用需求增減，大大增加了系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性；
(4) 易于實(shí)現(xiàn)多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)的小型化和微型化。


圖1是本發(fā)明多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明中的多載波DDC子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明中的多載波DUC子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明中MCU控制子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明中MCU控制子系統(tǒng)與其他子模塊的連接關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施 方式不限于此。
如圖1所示，本系統(tǒng)由ADC子系統(tǒng)、多載波數(shù)字中頻處理子系統(tǒng)、MCU 控制子系統(tǒng)及DAC子系統(tǒng)，所述數(shù)字中頻處理子系統(tǒng)分別與ADC子系統(tǒng)、 DAC子系統(tǒng)及MCU控制子系統(tǒng)相連，所述MCU控制子系統(tǒng)還分別與ADC 子系統(tǒng)及DAC子系統(tǒng)相連。
所述多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)，其特征之一在于集成了多載波數(shù)字中頻處理 子系統(tǒng)，而多載波數(shù)字中頻處理子系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)多載波信號(hào)的數(shù)字下變頻和 數(shù)字上變頻等處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)多載波信號(hào)的數(shù)字選頻功能。其中，多載波數(shù)字中頻處理子系統(tǒng)集成了多載波DDC子系統(tǒng)和多載波DUC子系統(tǒng)，從單獨(dú)模塊 的功能來(lái)看，多載波DDC子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字混頻、抽取和濾波處理，而多載 波DUC子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了內(nèi)插、濾波和調(diào)制功能，但將這兩者有機(jī)結(jié)合起來(lái)，就 可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多載波信號(hào)的數(shù)字選頻功能，形成了一個(gè)新的應(yīng)用模式。 本多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)的信號(hào)處理方法，其步驟包括(1) AGC控制器根據(jù)AGC判決器提供的控制信息，對(duì)前端模擬中頻信號(hào) 進(jìn)行放大或衰減處理，并經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)字中頻信號(hào)；(2) 所述多載波DDC子系統(tǒng)對(duì)所述數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字混頻、抽取和 濾波處理，輸出低速的基帶I、 Q信號(hào)，基帶I、 Q信號(hào)返回到AGC判決器中， AGC判決器根據(jù)輸入信號(hào)的特性(包括信號(hào)的幅度、能量、功率等)，生成相 應(yīng)的控制信息，再返回到AGC控制器中；同時(shí)，基帶I、 Q信號(hào)輸入到接口模 塊，通過(guò)接口模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)時(shí)序轉(zhuǎn)換和調(diào)整，以及數(shù)據(jù)時(shí)鐘域的隔離和轉(zhuǎn)變等 處理，輸出給多載波DUC子系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)插、濾波和調(diào)制，得到數(shù)字中頻信號(hào) 的調(diào)制信號(hào)，然后經(jīng)增益控制器進(jìn)行增益調(diào)節(jié)后，輸出給DAC子系統(tǒng)；(3) DAC子系統(tǒng)對(duì)所述增益控制器的數(shù)字中頻的輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換 處理，輸出模擬中頻信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)多載波數(shù)字選頻的信號(hào)處理過(guò)程；上述信號(hào)處理過(guò)程中，所述MCU控制子系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)多載波數(shù)字選頻系統(tǒng) 的工作參數(shù)的配置和控制以及多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。
由圖1可知，ADC子系統(tǒng)包括AGC控制器、AGC判決器及A/D轉(zhuǎn)換器。其 中，A/D轉(zhuǎn)換器是本系統(tǒng)的關(guān)鍵器件之一，它用于接收輸入的模擬中頻信號(hào)， 并對(duì)該模擬中頻信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，輸出高速率的數(shù)字中頻信號(hào)。由于數(shù) 字中頻處理子系統(tǒng)對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器的要求較高， 一般需要高速、寬動(dòng)態(tài)范圍的A/D 轉(zhuǎn)換器，因此，為了降低對(duì)前端A/D轉(zhuǎn)換器的要求，本多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)添 加了AGC控制器及AGC判決器，以提高A/D的動(dòng)態(tài)范圍。所述AGC判決器分 別與AGC控制器以及多載波DDC子模塊的輸出端相連，所述AGC控制器的輸 入端與模擬中頻信號(hào)、AGC判決器分別連接，形成AGC判決的閉環(huán)系統(tǒng)，以 對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)有效的AGC控制，AGC控制器的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器連接， 所述A/D轉(zhuǎn)換器還與所述MCU控制子系統(tǒng)相連。。
所述多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)，其特征之一在于其AGC判決器的輸入信號(hào)來(lái)
自經(jīng)過(guò)多載波DDC處理后的I、 Q數(shù)據(jù)，而不是直接對(duì)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后 的數(shù)字中頻信號(hào)。經(jīng)過(guò)DDC處理后的I、 Q數(shù)據(jù)，由于經(jīng)過(guò)了抽取和濾波處理， 數(shù)據(jù)速率很低，適合進(jìn)行AGC控制的判斷和信號(hào)處理，從而，減輕了AGC判 決器的數(shù)據(jù)處理壓力，使得系統(tǒng)更具有可實(shí)現(xiàn)性。
所述ADC子系統(tǒng)中的AGC控制處理流程如下AGC控制器根據(jù)AGC判決 器提供的控制信息，對(duì)前端模擬中頻信號(hào)進(jìn)行放大或衰減處理，并經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換 器輸出數(shù)字中頻信號(hào)；
所述AGC控制器對(duì)前端模擬中頻信號(hào)進(jìn)行放大或衰減處理，具體是指當(dāng)前 端輸入信號(hào)幅度過(guò)大，超出A/D的最大量化電平時(shí)，則進(jìn)行衰減處理(如A/D 的最大量化電平是10dBm，則當(dāng)信號(hào)超過(guò)10dBm，就應(yīng)該進(jìn)行衰減處理)，以 防止模擬中頻信號(hào)超過(guò)A/D變換器的最大輸入電平范圍，而引起量化的過(guò)載失 真；當(dāng)前端輸入信號(hào)幅度過(guò)小，低于A/D的最小量化電平時(shí)(也即信號(hào)幅度小 于A/D接受的最低靈敏度)，為提高多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)的接收靈敏度，需要 對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大處理(如A/D只能識(shí)別-50dBm以上的信號(hào)，則當(dāng)信號(hào)幅 度小于-50dBm輸入的時(shí)候，就應(yīng)該進(jìn)行放大處理)。AGC控制器在起到保護(hù)A/D 轉(zhuǎn)換器的同時(shí)，能增大A/D轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍，提高多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)的性 能。
如圖1所示，所述多載波數(shù)字中頻處理子系統(tǒng)包括依次連接的多載波 DDC (數(shù)字下變頻)子系統(tǒng)、接口模塊、多載波DUC (數(shù)字上變頻)子系統(tǒng) 及增益控制器，且所述多載波DDC子系統(tǒng)的輸入端與所述ADC子系統(tǒng)的 A/D轉(zhuǎn)換器連接，多載波DDC子系統(tǒng)的一個(gè)輸出端與ADC子系統(tǒng)的AGC 判決器連接，另一個(gè)輸出端與多載波數(shù)字中頻處理子系統(tǒng)的接口模塊相連接， 所述增益控制器還與所述DAC子系統(tǒng)相連，所述多載波DDC子系統(tǒng)、接口 模塊、多載波DUC子系統(tǒng)和增益控制器均分別與MCU控制子系統(tǒng)相連。
如圖4、 5所示，所述MCU控制子系統(tǒng)包括ADC參數(shù)配置子模塊、DAC 參數(shù)配置子模塊、多載波DDC參數(shù)配置子模塊、增益控制子模塊、接口控制 子模塊、多載波DUC參數(shù)配置子模塊、監(jiān)控和告警子模塊、程序下載和更新 子模塊。所述MCU控制子系統(tǒng)中的ADC參數(shù)配置子模塊與ADC子系統(tǒng)相連 接，DAC參數(shù)配置子模塊與DAC子系統(tǒng)相連接，多載波DDC參數(shù)配置子模 塊與多載波DDC子系統(tǒng)相連接，增益控制子模塊與增益控制器相連接，接口 控制子模塊與寬帶數(shù)字中頻子系統(tǒng)中的接口子模塊相連接，多載波DUC參數(shù) 配置子模塊與多載波DUC子系統(tǒng)相連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)ADC子系統(tǒng)、多載波DDC
子系統(tǒng)、接口模塊、多載波DUC子系統(tǒng)、增益控制器以及DAC子系統(tǒng)的控 制和告警處理。其中，MCU子系統(tǒng)可以控制數(shù)字選頻系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn) 換帶寬、轉(zhuǎn)換速率、輸出數(shù)據(jù)位數(shù)等指標(biāo)參數(shù)；可以控制DAC子系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換 帶寬、轉(zhuǎn)換速率、輸出數(shù)據(jù)位數(shù)等指標(biāo)參數(shù)；可以控制多載波DDC子系統(tǒng)和 多載波DUC子系統(tǒng)的速率選擇、濾波器系數(shù)選擇等參數(shù)；可以控制整個(gè)數(shù)字 中頻處理子系統(tǒng)的增益等；可以通過(guò)系統(tǒng)總線同數(shù)字選頻系統(tǒng)的各個(gè)子模塊進(jìn) 行實(shí)時(shí)監(jiān)控和告警處理，若某一子系統(tǒng)或是子模塊出現(xiàn)工作異常，則進(jìn)行系統(tǒng) 復(fù)位處理及進(jìn)行告警上報(bào)處理。MCU控制子系統(tǒng)還提供整個(gè)系統(tǒng)的程序下載 和更新，如FPGA、 DSP程序的下載。
所述DAC子系統(tǒng)也是本系統(tǒng)的關(guān)鍵部分之一，它主要接收來(lái)自數(shù)字中頻 處理子系統(tǒng)的增益控制器的輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字中頻信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換處理， 輸出模擬中頻信號(hào)。DAC子系統(tǒng)轉(zhuǎn)換精度以及交調(diào)指標(biāo)，對(duì)本系統(tǒng)的性能有 很大的影響。所以，需要根據(jù)選頻系統(tǒng)的應(yīng)用需求，結(jié)合系統(tǒng)相應(yīng)的指標(biāo)要求， 合理的選擇相應(yīng)的DAC子系統(tǒng)。
如圖1所示，多載波數(shù)字中頻處理子系統(tǒng)的DDC子系統(tǒng)主要是對(duì)數(shù)字中 頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字混頻、抽取和數(shù)字濾波等處理，實(shí)現(xiàn)把中頻信號(hào)搬移到零中頻， 將高速率的數(shù)字信號(hào)抽取為低速率的基帶數(shù)字信號(hào)的功能。
如圖2所示，本發(fā)明中的多載波DDC (數(shù)字下變頻)子系統(tǒng)包括單通道 NCO產(chǎn)生模塊、第一級(jí)正交調(diào)制處理模塊、第一級(jí)抽取濾波器組、多通道NCO 產(chǎn)生模塊、第二級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制處理模塊、第二級(jí)抽取濾波器組、可變?cè)鲆嬲{(diào)節(jié)模 塊和DDC子系統(tǒng)總控制模塊；所述ADC子系統(tǒng)的數(shù)字中頻信號(hào)輸出端與第一級(jí) 正交調(diào)制處理模塊、第一級(jí)抽取濾波器組、第二級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制處理模塊、第二級(jí) 抽取濾波器組、可變?cè)鲆嬲{(diào)節(jié)模塊依次連接；所述單通道NCO產(chǎn)生模塊的輸出 端與第一級(jí)正交調(diào)制處理模塊的輸入端連接；所述多通道NCO產(chǎn)生模塊的輸出 端與第二級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制處理模塊的輸入端連接；所述DDC子系統(tǒng)總控制模塊的輸 出端同時(shí)與單通道NCO產(chǎn)生模塊、多通道NCO產(chǎn)生模塊、可變?cè)鲆嬲{(diào)節(jié)模塊的 輸入端連接。
如圖2，多載波DDC (數(shù)字下變頻)子系統(tǒng)的信號(hào)處理方法，包括以下步
驟
(1)所述A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字中頻信號(hào)輸入到第一級(jí)正交調(diào)制處理模 塊，與單通道NCO產(chǎn)生模塊輸出的cos和sin信號(hào)進(jìn)行混頻調(diào)制處理，輸出零 中頻的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)入到第一級(jí)抽取濾波器組進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取和濾波處理；
(2) 經(jīng)過(guò)第一級(jí)抽取濾波器組進(jìn)行抽取濾波后的數(shù)據(jù)輸入到第二級(jí)復(fù)數(shù)
調(diào)制處理模塊，與多通道NC0產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的多個(gè)不同頻率的cos和sin信號(hào) 進(jìn)行混頻調(diào)制處理，形成多載波I、 Q信號(hào)；多載波I、 Q信號(hào)通過(guò)第二級(jí)抽取 濾波器組進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)抽取和濾波處理，輸出低速的多載波基帶I、 Q信 號(hào)；
(3) 經(jīng)過(guò)兩級(jí)調(diào)制后的信號(hào)經(jīng)過(guò)可變?cè)鲆嬲{(diào)節(jié)模塊，每個(gè)載波信號(hào)根據(jù) 系統(tǒng)指標(biāo)要求，進(jìn)行獨(dú)立的增益自動(dòng)調(diào)整，輸出符合系統(tǒng)增益要求的基帶I、
Q信號(hào)。
在傳統(tǒng)的多載波數(shù)字下變頻系統(tǒng)中，多載波信號(hào)混頻處理都是在A/D采樣 之后進(jìn)行。但由于A/D采樣輸出的數(shù)據(jù)速率很高，這樣，混頻處理需要較多的 資源，而如果在低速情況下進(jìn)行混頻調(diào)制處理，則完全可以采用時(shí)分復(fù)用的處 理方式來(lái)節(jié)約資源。本發(fā)明將多載波信號(hào)混頻調(diào)制處理模塊放置在第一級(jí)抽取 濾波模塊之后，這樣，由于經(jīng)過(guò)第一級(jí)抽取濾波，數(shù)據(jù)速率不是很高，這樣， 就能利用時(shí)分復(fù)用資源的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)混頻調(diào)制運(yùn)算，大大節(jié)約資源。
所述第一級(jí)抽取濾波器組和第二級(jí)抽取濾波器組可以為FIR、 IIR、 CIC、 HB濾波器或其它形式的濾波器。
如圖3所示，本發(fā)明中的多載波DUC (數(shù)字上變頻)子系統(tǒng)，包括多個(gè) 第一級(jí)內(nèi)插濾波器組、多通道NCO產(chǎn)生模塊、第一級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制和信號(hào)累加處理 模塊、第二級(jí)內(nèi)插濾波器組、第二級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制處理模塊、第三級(jí)正交調(diào)制處理 模塊、增益調(diào)節(jié)模塊、本振抑制模塊，所述多個(gè)第一級(jí)內(nèi)插濾波器組輸出端分 別依次通過(guò)第一級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制和信號(hào)累加處理模塊、第二級(jí)內(nèi)插濾波器組、第二 級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制處理模塊、第三級(jí)正交調(diào)制處理模塊、增益調(diào)節(jié)模塊與本振抑制模 塊輸入端連接，所述多個(gè)第一級(jí)內(nèi)插濾波器組與多個(gè)通道數(shù)據(jù)輸出信號(hào)連接， 所述多通道NC0產(chǎn)生模塊輸出端與第一級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制和累加處理模塊輸入端連 接；所述單通道NC0產(chǎn)生模塊I的輸出端與第二級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制處理模塊的輸入端 連接，所述單通道NC0產(chǎn)生模塊II的輸出端與第三級(jí)正交調(diào)制處理模塊的輸入 端連接。
如圖3，多載波DUC (數(shù)字上變頻)子系統(tǒng)的信號(hào)處理方法，包括以下步
驟
(1)通過(guò)多載波數(shù)字中頻處理子系統(tǒng)的接口模塊處理后輸出多個(gè)通道數(shù)
據(jù)(例如通道l、通道2……通道N)，所述多個(gè)通道數(shù)據(jù)并行輸出I、 Q信號(hào)
到所述多載波DUC子系統(tǒng)的多個(gè)第一級(jí)內(nèi)插濾波器組進(jìn)行數(shù)據(jù)內(nèi)插和濾波處 理；
(2) 經(jīng)內(nèi)插和濾波處理后的數(shù)據(jù)和多通道NC0產(chǎn)生模塊生成的本振信號(hào) 一并送入到第一級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制處理模塊和多通道信號(hào)累加處理模塊進(jìn)行第一級(jí) 混頻、調(diào)制處理及累加運(yùn)算；
(3) 累加后的I、 Q數(shù)據(jù)輸入到第二級(jí)內(nèi)插濾波器組進(jìn)行第二級(jí)的內(nèi)插和 濾波處理，內(nèi)插濾波后的I、 Q數(shù)據(jù)再依次輸入到第二級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制處理模塊、
第三級(jí)正交調(diào)制處理模塊相應(yīng)進(jìn)行第二級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制處理、第三級(jí)正交調(diào)制處
理；
(4) 經(jīng)過(guò)三級(jí)調(diào)制后的信號(hào)經(jīng)過(guò)增益調(diào)節(jié)模塊，得到符合系統(tǒng)增益要求 的I、 Q信號(hào)，最后，I、 Q信號(hào)再經(jīng)過(guò)本振抑制處理模塊抑制直流泄漏以及載 波泄漏，輸出最終的調(diào)制信號(hào)。
在數(shù)字上變頻子系統(tǒng)中，為了提高并行輸入數(shù)據(jù)的傳輸速率，需要采用數(shù) 據(jù)內(nèi)插處理，但內(nèi)插會(huì)引入鏡像成分，需要進(jìn)行濾波。對(duì)應(yīng)高倍數(shù)的內(nèi)插處理， 為了降低濾波器設(shè)計(jì)的難度，節(jié)約器件資源， 一般要采用多級(jí)內(nèi)插濾波器級(jí)聯(lián) 實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)中的第一級(jí)內(nèi)插濾波器組和第二級(jí)內(nèi)插濾波器組一般都是由一個(gè)或 兩個(gè)內(nèi)插濾波器組成，特殊情況下，會(huì)采用三個(gè)內(nèi)插濾波器來(lái)構(gòu)成內(nèi)插濾波器 組。其中，內(nèi)插濾波器可以為FIR、 IIR以及CIC、半帶內(nèi)插濾波器等。如系 統(tǒng)第一級(jí)內(nèi)插需要實(shí)現(xiàn)16倍數(shù)據(jù)內(nèi)插處理，可以采用CIC內(nèi)插4倍和FIR內(nèi) 插4倍來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以采用直接利用FIR實(shí)現(xiàn)內(nèi)插16倍處理，也可以采用半帶 濾波器內(nèi)插2倍、CIC內(nèi)插2倍以及FIR內(nèi)插4倍來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在傳統(tǒng)的多通道數(shù)字上變頻系統(tǒng)中，累加和在最后一級(jí)進(jìn)行，由于數(shù)字上 變頻處理之后，最后輸出的數(shù)據(jù)速率很高，這樣，累加處理需要加法樹(shù)來(lái)支持， 需要較多的資源，而如果在低速情況下進(jìn)行累加處理，可以采用時(shí)分復(fù)用的處 理方式來(lái)節(jié)約資源。本發(fā)明將多通道信號(hào)累加處理模塊放置在第一級(jí)內(nèi)插和復(fù) 數(shù)調(diào)制處理模塊之后，這樣，由于經(jīng)過(guò)第一級(jí)內(nèi)插濾波，數(shù)據(jù)速率不是很高， 這樣，就可以采用時(shí)分復(fù)用資源的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)累加運(yùn)算，而無(wú)需傳統(tǒng)的加法樹(shù) 架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)求和處理，可以大大節(jié)約資源。累加之后的數(shù)據(jù)和包含了每一個(gè)通 道的數(shù)據(jù)，后續(xù)的內(nèi)插和調(diào)制處理，相當(dāng)于對(duì)一個(gè)通道的信號(hào)進(jìn)行處理，經(jīng)過(guò) 累加求和模塊，已經(jīng)將多通道的數(shù)字上變頻處理轉(zhuǎn)換為單通道的上變頻處理， 簡(jiǎn)化了后續(xù)內(nèi)插濾波和調(diào)制處理。
在本發(fā)明中，為了進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高資源的復(fù)用率，將第一級(jí)復(fù)數(shù)調(diào) 制處理模塊以及多通道信號(hào)累加處理模塊結(jié)合起來(lái)，利用一種比較特殊的結(jié)構(gòu) 形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，以達(dá)到在進(jìn)行復(fù)數(shù)調(diào)制的同時(shí)，對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行累加處理，最后 即可輸出經(jīng)過(guò)調(diào)制后的信號(hào)累加和結(jié)果。
在本發(fā)明中，對(duì)調(diào)制后的輸出的信號(hào)進(jìn)行增益調(diào)節(jié)和控制，以滿足系統(tǒng)設(shè) 計(jì)中對(duì)信號(hào)輸入、輸出增益的控制要求。增益調(diào)節(jié)模塊開(kāi)放了一些用戶接口， 以使得用戶能夠根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，任意的修改系統(tǒng)增益。
本發(fā)明的本振抑制模塊抑制實(shí)現(xiàn)抵消上變頻處理，由于設(shè)計(jì)處理等所引入 的直流信號(hào)以及載波泄漏信號(hào)，提高系統(tǒng)性能。在數(shù)字上變頻處理中，不可避 免會(huì)引入直流信號(hào)，可以采用"對(duì)稱(chēng)舍入"處理方法來(lái)抑制直流泄漏，也可以 采用直流濾波的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)直流的抑制，還可以采用其他的方法來(lái)進(jìn)行直流的 抑制，如求取信號(hào)的均值，對(duì)信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償處理。而且，在多載波上變頻系統(tǒng) 中，每個(gè)頻點(diǎn)對(duì)應(yīng)的載波泄漏也會(huì)對(duì)系統(tǒng)性能帶來(lái)較大的影響，所以，需要對(duì) 載波泄漏信號(hào)進(jìn)行抑制處理，以減小載波泄漏對(duì)其他通道的干擾。
本系統(tǒng)中的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)可以利用專(zhuān)用ASIC芯片實(shí)現(xiàn)，也可以利用
DSP、 FPGA、 CPLD、 EPLD等可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)可應(yīng)用于GSM、 CDMA、 DCS、 JDC、 TD-SCDMA、 WCDMA、 CDMA2000、 Wimax等通信體 制的基站、基站子系統(tǒng)、射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)和載波調(diào)度等系統(tǒng)。
此外，由于AGC判決器的輸入信號(hào)來(lái)自多載波DDC子系統(tǒng)的輸出，因 此，可以將A/D轉(zhuǎn)換器和DDC子系統(tǒng)集成在一個(gè)系統(tǒng)中，這樣，該集成化的 系統(tǒng)也可以通過(guò)專(zhuān)用ASIC芯片實(shí)現(xiàn)。
本多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)還可適用于無(wú)線、光纖、FSO (Free Space Optical Communication:自由空間光通信)直放站等數(shù)字直放站系統(tǒng)。
所述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受所述實(shí) 施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、 替代、組合、簡(jiǎn)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)。
權(quán)利要求
1.多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)，其特征在于包括ADC子系統(tǒng)、多載波數(shù)字中頻處理子系統(tǒng)、MCU控制子系統(tǒng)及DAC子系統(tǒng)，所述多載波數(shù)字中頻處理子系統(tǒng)分別與ADC子系統(tǒng)、DAC子系統(tǒng)及MCU控制子系統(tǒng)相連，所述MCU控制子系統(tǒng)還分別與ADC子系統(tǒng)及DAC子系統(tǒng)相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)，其特征在于所述ADC子系統(tǒng)包 括AGC控制器、AGC判決器及A/D轉(zhuǎn)換器，所述AGC控制器的輸入端與模擬中 頻信號(hào)、AGC判決器分別連接，AGC控制器的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器連接，所述 A/D轉(zhuǎn)換器還與所述MCU控制子系統(tǒng)相連；所述多載波數(shù)字中頻處理子系統(tǒng)包括依次連接的多載波DDC子系統(tǒng)、接口 模塊、多載波DUC子系統(tǒng)及增益控制器，所述多載波DDC子系統(tǒng)的輸入端與所 述ADC子系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器連接，多載波DDC子系統(tǒng)的一個(gè)輸出端與ADC子系 統(tǒng)的AGC判決器連接，另一個(gè)輸出端與多載波數(shù)字中頻處理子系統(tǒng)的接口模塊 相連接，所述增益控制器還與所述DAC子系統(tǒng)相連，所述多載波DDC子系統(tǒng)、 接口模塊、多載波DUC子系統(tǒng)和增益控制器均分別與MCU控制子系統(tǒng)相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)，其特征在于所述多載波DDC 子系統(tǒng)，包括單通道NC0產(chǎn)生模塊、第一級(jí)正交調(diào)制處理模塊、第一級(jí)抽取濾 波器組、多通道NC0產(chǎn)生模塊、第二級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制處理模塊、第二級(jí)抽取濾波器 組、可變?cè)鲆嬲{(diào)節(jié)模塊和DDC子系統(tǒng)總控制模塊；所述ADC子系統(tǒng)的數(shù)字中頻 信號(hào)輸出端與第一級(jí)正交調(diào)制處理模塊、第一級(jí)抽取濾波器組、第二級(jí)復(fù)數(shù)調(diào) 制處理模塊、第二級(jí)抽取濾波器組、可變?cè)鲆嬲{(diào)節(jié)模塊依次連接；所述單通道 NC0產(chǎn)生模塊的輸出端與第一級(jí)正交調(diào)制處理模塊的輸入端連接；所述多通道 NC0產(chǎn)生模塊的輸出端與第二級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制處理模塊的輸入端連接；所述DDC子系 統(tǒng)總控制模塊的輸出端同時(shí)與單通道NCO產(chǎn)生模塊、多通道NCO產(chǎn)生模塊、可變?cè)鲆嬲{(diào)節(jié)模塊的輸入端連接；所述多載波DUC子系統(tǒng)，包括多個(gè)第一級(jí)內(nèi)插濾波器組、多通道NCO產(chǎn)生模塊、第一級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制和信號(hào)累加處理模塊、第二級(jí)內(nèi)插濾波器組、第二級(jí)復(fù) 數(shù)調(diào)制處理模塊、第三級(jí)正交調(diào)制處理模塊、增益調(diào)節(jié)模塊、本振抑制模塊， 所述多個(gè)第一級(jí)內(nèi)插濾波器組輸出端依次通過(guò)第一級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制和信號(hào)累加處理 模塊、第二級(jí)內(nèi)插濾波器組、第二級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制處理模塊、第三級(jí)正交調(diào)制處理 模塊、增益調(diào)節(jié)模塊與本振抑制模塊輸入端連接，所述多個(gè)第一級(jí)內(nèi)插濾波器 組與多個(gè)通道數(shù)據(jù)輸出信號(hào)連接，所述多通道NC0產(chǎn)生模塊輸出端與第一級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制和累加處理模塊輸入端連接；所述單通道NC0產(chǎn)生模塊I的輸出端與第 二級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制處理模塊的輸入端連接，所述單通道NC0產(chǎn)生模塊II的輸出端與 第三級(jí)正交調(diào)制處理模塊的輸入端連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)，其特征在于所述MCU控制子 系統(tǒng)包括ADC參數(shù)配置子模塊、DAC參數(shù)配置子模塊、多載波DDC參數(shù)配置 子模塊、增益控制子模塊、接口控制子模塊、多載波DUC參數(shù)配置子模塊、監(jiān) 控和告警子模塊、程序下載和更新子模塊。所述MCU控制子系統(tǒng)中的ADC參 數(shù)配置子模塊與ADC子系統(tǒng)相連接，DAC參數(shù)配置子模塊與DAC子系統(tǒng)相連 接，多載波DDC參數(shù)配置子模塊與多載波DDC子系統(tǒng)相連接，增益控制子模 塊與增益控制器相連接，接口控制子模塊與寬帶數(shù)字中頻子系統(tǒng)中的接口子模 塊相連接，多載波DUC參數(shù)配置子模塊與多載波DUC子系統(tǒng)相連接。
5、 多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)的信號(hào)處理方法，其特征在于包括以下步驟(1) AGC控制器根據(jù)AGC判決器提供的控制信息，對(duì)前端模擬中頻信號(hào)進(jìn) 行放大或衰減處理，并經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)字中頻信號(hào)；(2) 所述多載波DDC子系統(tǒng)對(duì)所述數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字混頻、抽取和濾 波處理，輸出低速的基帶I、 Q信號(hào)，基帶I、 Q信號(hào)返回到AGC判決器中，AGC 判決器根據(jù)輸入信號(hào)的特性(包括信號(hào)的幅度、能量、功率等)，生成相應(yīng)的控 制信息，再返回到AGC控制器中；同時(shí)，基帶I、 Q信號(hào)輸入到接口模塊，通過(guò) 接口模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)時(shí)序轉(zhuǎn)換和調(diào)整，以及數(shù)據(jù)時(shí)鐘域的隔離和轉(zhuǎn)變處理，輸出 給多載波DUC子系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)插、濾波和調(diào)制，得到數(shù)字中頻信號(hào)的調(diào)制信號(hào)， 然后經(jīng)增益控制器進(jìn)行增益調(diào)節(jié)后，輸出給DAC子系統(tǒng)；(3) DAC子系統(tǒng)對(duì)所述增益控制器的數(shù)字中頻的輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換處 理，輸出模擬中頻信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)多載波數(shù)字選頻的信號(hào)處理過(guò)程；上述信號(hào)處理過(guò)程中，所述MCU控制子系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)多載波數(shù)字選頻系統(tǒng) 的工作參數(shù)的配置和控制以及多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)的信號(hào)處理方法，其特征在于: 步驟(1)所述AGC控制器對(duì)前端模擬中頻信號(hào)進(jìn)行放大或衰減處理，具體是指 當(dāng)前端輸入信號(hào)幅度過(guò)大，超出A/D的最大量化電平時(shí)，則進(jìn)行衰減處理；當(dāng) 前端輸入信號(hào)幅度過(guò)小，低于A/D的最小量化電平，即信號(hào)幅度小于A/D接受 的最低靈敏度時(shí)，則對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大處理。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)的信號(hào)處理方法，其特征在于: 步驟(2)所述多載波DDC子系統(tǒng)對(duì)所述數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字混頻、抽取和濾波處理，輸出低速的基帶I、 Q數(shù)據(jù)，具體包括以下步驟(2.11)所述A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字中頻信號(hào)輸入到第一級(jí)正交調(diào)制處理 模塊，與單通道NC0產(chǎn)生模塊輸出的cos和sin信號(hào)進(jìn)行混頻調(diào)制處理，輸出 零中頻的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)入到第一級(jí)抽取濾波器組進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取和濾波處理；(2. 12)經(jīng)過(guò)第一級(jí)抽取濾波器組進(jìn)行抽取濾波后的數(shù)據(jù)輸入到第二級(jí)復(fù) 數(shù)調(diào)制處理模塊，與多通道NC0產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的多個(gè)不同頻率的cos和sin信 號(hào)進(jìn)行混頻調(diào)制處理，形成多載波I、 Q信號(hào)；多載波I、 Q信號(hào)通過(guò)第二級(jí)抽 取濾波器組進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)抽取和濾波處理，輸出低速的多載波基帶I、 Q信 號(hào)；(2.13)經(jīng)過(guò)兩級(jí)調(diào)制后的信號(hào)經(jīng)過(guò)可變?cè)鲆嬲{(diào)節(jié)模塊，每個(gè)載波信號(hào)根 據(jù)系統(tǒng)指標(biāo)要求，進(jìn)行獨(dú)立的增益自動(dòng)調(diào)整，輸出符合系統(tǒng)增益要求的基帶I、 Q信號(hào)；步驟(2)所述基帶I、 Q信號(hào)通過(guò)接口模塊輸出給多載波DUC子系統(tǒng)進(jìn)行 內(nèi)插、濾波和調(diào)制，得到數(shù)字中頻信號(hào)的調(diào)制信號(hào)，具體包括以下步驟(2. 21)通過(guò)多載波數(shù)字中頻處理子系統(tǒng)的接口模塊處理后輸出多個(gè)通道 數(shù)據(jù)(例如通道l、通道2……通道N)，所述多個(gè)通道數(shù)據(jù)并行輸出I、 Q信號(hào) 到所述多載波DUC子系統(tǒng)的多個(gè)第一級(jí)內(nèi)插濾波器組進(jìn)行數(shù)據(jù)內(nèi)插和濾波處理；(2.22) 經(jīng)內(nèi)插和濾波處理后的數(shù)據(jù)和多通道NCO產(chǎn)生模塊生成的本振信 號(hào)一并送入到第一級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制處理模塊和多通道信號(hào)累加處理模塊進(jìn)行第一級(jí) 混頻、調(diào)制處理及累加運(yùn)算；(2.23) 累加后的I、 Q數(shù)據(jù)輸入到第二級(jí)內(nèi)插濾波器組進(jìn)行第二級(jí)的內(nèi)插 和濾波處理，內(nèi)插濾波后的I、 Q數(shù)據(jù)再依次輸入到第二級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制處理模塊、 第三級(jí)正交調(diào)制處理模塊相應(yīng)進(jìn)行第二級(jí)復(fù)數(shù)調(diào)制處理、第三級(jí)正交調(diào)制處理；(2.24) 經(jīng)過(guò)三級(jí)調(diào)制后的信號(hào)經(jīng)過(guò)增益調(diào)節(jié)模塊，得到符合系統(tǒng)增益要 求的I、 Q信號(hào)，最后，I、 Q信號(hào)再經(jīng)過(guò)本振抑制處理模塊抑制直流泄漏以及載 波泄漏，輸出最終的調(diào)制信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于軟件無(wú)線電技術(shù)的多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)，包括ADC子系統(tǒng)、多載波數(shù)字中頻處理子系統(tǒng)、MCU控制子系統(tǒng)及DAC子系統(tǒng)，其中ADC子系統(tǒng)包括A/D轉(zhuǎn)換器、AGC判決器及AGC控制器組成，數(shù)字中頻處理子系統(tǒng)包括多載波DDC子系統(tǒng)、接口模塊、多載波DUC子系統(tǒng)和增益控制器。所述數(shù)字中頻處理子系統(tǒng)分別與ADC子系統(tǒng)、DAC子系統(tǒng)及MCU控制子系統(tǒng)相連，所述MCU控制子系統(tǒng)還分別與ADC子系統(tǒng)及DAC子系統(tǒng)相連。本發(fā)明能支持任意載波數(shù)的多載波數(shù)字選頻系統(tǒng)，載波數(shù)目可以根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)要求任意進(jìn)行增減，有效地提高了系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性。
文檔編號(hào)H04L5/02GK101369881SQ20081019887
公開(kāi)日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2008年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月27日
發(fā)明者于吉濤, 羅漫江, 胡應(yīng)添 申請(qǐng)人:京信通信系統(tǒng)(中國(guó))有限公司