專利名稱：一種無線數(shù)傳終端及其中頻處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線數(shù)傳技術(shù)，尤其涉及一種無線數(shù)傳終端及其中頻處理方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的無線數(shù)據(jù)傳輸終端(無線數(shù)傳終端)主要被用來承擔(dān)遠程的數(shù)據(jù)采集工作，通常會使用預(yù)先分配的某一個窄帶頻率資源(帶寬為25KHz)進行通信。通信架構(gòu)如圖I所示101表示無線數(shù)傳終端，102表示基站，103表示控制臺。由于無線數(shù)傳終端通常放置于條件惡劣地區(qū)，因此對終端的使用條件、成本、功耗等提出了相應(yīng)的要求，通常表現(xiàn)為1、低成本，2、低功耗，3、健壯性?，F(xiàn)有技術(shù)中通用的無線數(shù)傳終端采用的基本中頻下變頻結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括中·頻單元(IF) 201、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元(AD) 202、混頻器203、級聯(lián)積分梳狀濾波器(CIC，CascadeIntegrator Comb) 204、半帶濾波器(HB，Half Band filter) 205，HB206、時鐘(Clock) 207、直接數(shù)字式頻率合成器(DDS, Direct Digital Synthesizer) 208。CIC濾波器是簡單積分器(累加器)的級聯(lián)和梳狀濾波器(將當(dāng)前樣本進行延時并從當(dāng)前樣本中減去)的級聯(lián)，這種濾波器僅僅使用延時和加法操作，因而非常適合于FPGA和ASIC來實現(xiàn)。半帶濾波器是一種抽取因子為2的抽取器，這種濾波器的沖激響應(yīng)中有近一半的值為零，所以完成濾波需要的乘法次數(shù)很少(比對稱FIR設(shè)計時少一半，比任意其他FIR設(shè)計所需乘法次數(shù)少四分之三)。當(dāng)前在國網(wǎng)電力信息采集終端項目(TD-LTE230項目)中采用基于455KHz的二中頻結(jié)構(gòu)，有效信號帶寬為22KHz，信道間隔25KHz，采用過采樣方式(采樣率為2. 4百萬采樣點每秒(msps))進行信號處理，具體結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括IF 301、AD 302、混頻器303、CIC 304、有限長單位沖激響應(yīng)(FIR, Finite Impulse Response)濾波器305、時鐘306和DDS 307。其中CIC 304進行25 I采樣，采樣率為96千采樣點每秒(ksps)，IFR 305進行3 I采樣，采樣率為32ksps。圖4示出了圖2所示的中頻下變頻結(jié)構(gòu)的一種典型實現(xiàn)方式。其中，中頻單元基于455KHz，時鐘采樣率為2. 4百萬采樣點每秒(MSPS)，CIC進行25 I采樣，采樣率為96ksps，兩個HB均進行2 I采樣，采樣率分別為48ksps和24ksps，最終輸出信號的采樣率也是24ksps。以上數(shù)傳終端的中頻結(jié)構(gòu)的基本處理過程均是對中頻信號進行過采樣(所謂過采樣就是使用遠大于奈奎斯特采樣頻率的頻率對輸入信號進行采樣)，并進行混頻，抽取，濾波，最終達到獲取基帶信號的目的。現(xiàn)有技術(shù)的中頻架構(gòu)共同存在如下三個問題I、過采樣可以提高A/D轉(zhuǎn)換器的精度，但是對數(shù)據(jù)采集的要求很高，要求采樣率在IMsps以上，通常選擇2Msps或者2. 4Msps。2、采樣速率高，意味著需要更多的乘法或其它的運算量。因此對基帶處理能力要求過高，通常需要選擇專用數(shù)字信號處理(DSP, Digital Signal Processing)才能完成信號處理。3、濾波必須保證基帶IQ信號能夠與2倍中頻頻點形成的鏡像信號能夠分離，換句話說，要求濾波器具備足夠的隔離帶寬。上述問題在設(shè)備形態(tài)和生產(chǎn)上則表現(xiàn)為1、所使用的AD屬于中端等級，成本較高，功耗較高。與通常的低端AD(速率在200KSps)價格差距較大，功耗相差明顯。2、采用DSP將帶來終端成本與功耗的上升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種無線數(shù)傳終端，可以在較低成本與功耗的條件下，實現(xiàn)中頻信號米樣。本發(fā)明實施例提出的一種無線數(shù)傳終端，所述無線數(shù)傳終端的數(shù)字中頻結(jié)構(gòu)對中頻信號進行欠采樣處理，然后采用復(fù)數(shù)帶通濾波器完成混迭消除以及帶外抑制，再進行抽取濾波以及混頻?！ぽ^佳地,所述數(shù)字中頻結(jié)構(gòu)包括中頻單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、時鐘單元、復(fù)數(shù)帶通濾波器、m: I抽取單元、混頻器以及半帶濾波器；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元用于根據(jù)時鐘單元提供的采樣頻率fs對中頻單元輸出的中頻信號進行欠采樣，并輸出采樣信號；所述復(fù)數(shù)帶通濾波器用于對模數(shù)轉(zhuǎn)換單元輸出的采樣信號進行濾波，并將濾波后的信號輸出至m: I抽取單元；m: I抽取單元用于將接收的信號進行m分之一抽取，將抽取的當(dāng)前混頻采樣速率fs bb輸出至混頻單元；混頻單元用于對當(dāng)前混頻采樣速率fs bb進行混頻，將混頻后的信號輸出至半帶濾波器；半帶濾波器對接收的信號進行濾波，輸出基帶信號fbb。較佳地，所述數(shù)字中頻結(jié)構(gòu)進一步包括聲表面波濾波器，用于接收來自中頻單元的中頻信號，并將濾波后的信號輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換單元。較佳地，所述m: I抽取單元的m值為2或3。較佳地，所述混頻單元將當(dāng)前混頻采樣速率f s bb與中頻信號的中心點頻率f Ualias混頻。較佳地,所述混頻單元對當(dāng)前混頻采樣速率；^—!*采用_j依次旋轉(zhuǎn)的方式實現(xiàn)頻譜搬移。較佳地，最小計算量時，AD采樣率fs與中頻中心頻率fIF以及最終基帶采樣率fbb的關(guān)系滿足如下兩個等式fIF = [(α X Υ ± η) XM±1] X β Xfbb ;fIF = U ±1/L) Xfs ;其中，Y為令I(lǐng)f。alias I取最小值的自然數(shù)，f。alias滿足如下條件f。alias =fIF± Y Xfs;fs= a Xfs bb, fs—bb = β Xfbb, a，β 為自然數(shù)；fc_alias 的鏡像頻率 halias 滿足 fc
halias -^c_alias ± n xfs—bb，其中，n為使f
c_halias I
取最小值的自然數(shù)；f。—aliasXL = ±fs，其中L為較小自然數(shù)；f。halias與當(dāng)前混頻采樣速率fs—bb 比值滿足 fc—haliasXM = ±fs—bb，M 為自然數(shù)。較佳地，所述基帶速率、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的采樣速率與復(fù)數(shù)通帶濾波器的設(shè)置參數(shù)的關(guān)系如下表所示
權(quán)利要求
1.一種無線數(shù)傳終端，其特征在于，所述無線數(shù)傳終端的數(shù)字中頻結(jié)構(gòu)對中頻信號進行欠采樣處理，然后采用復(fù)數(shù)帶通濾波器對欠采樣得到的信號進行混迭消除以及帶外抑制處理，再進行抽取濾波以及混頻。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述無線數(shù)傳終端，其特征在于，所述數(shù)字中頻結(jié)構(gòu)包括中頻單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、時鐘單元、復(fù)數(shù)帶通濾波器、m: I抽取單元、混頻器以及半帶濾波器； 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元用于根據(jù)時鐘單元提供的采樣頻率fs對中頻單元輸出的中頻信號進行欠采樣，并輸出采樣信號； 所述復(fù)數(shù)帶通濾波器用于對模數(shù)轉(zhuǎn)換單元輸出的采樣信號進行濾波，并將濾波后的信號輸出至m: I抽取單元； m: I抽取單元用于將接收的信號進行m分之一抽取，將抽取的當(dāng)前混頻采樣速率fs bb輸出至混頻單元； 混頻單元用于對當(dāng)前混頻采樣速率^,進行混頻，將混頻后的信號輸出至半帶濾波器； 半帶濾波器對接收的信號進行濾波，輸出基帶信號fbb。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線數(shù)傳終端，其特征在于，所述數(shù)字中頻結(jié)構(gòu)進一步包括聲表面波濾波器，用于接收來自中頻單元的中頻信號，并將濾波后的信號輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線數(shù)傳終端，其特征在于，所述m:I抽取單元的m值為2或3。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線數(shù)傳終端，其特征在于，所述混頻單元將當(dāng)前混頻采樣速率fs—bb與信號f?！猦alias混頻，其中f?！猦alias是f?！猘lias在當(dāng)前采樣頻率上的鏡像，f?！猦alias滿足f。—halias f?！猘lias 土打 X f s—bb
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線數(shù)傳終端，其特征在于，所述混頻單元對當(dāng)前混頻采樣速率fs—bb采用_j依次旋轉(zhuǎn)的方式實現(xiàn)頻譜搬移。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線數(shù)傳終端，其特征在于，最小計算量時，AD采樣率仁與中頻中心頻率fIF以及最終基帶采樣率fbb的關(guān)系滿足如下兩個等式fIF = [(α X Υ ± η) ΧΜ±1] X β Xfbb ；fIF = U ±1/L) Xfs ； 其中，Y為令|f。alias|取最小值的自然數(shù)，f?！猘lias滿足如下條件f?！猘lias = fIF± Y Xfs ;fs = α xfs— *，fs—bb = β X fbb，α，^ 為自然數(shù)； fC_alias 的^ 像頻率 f c—hiiliiiS W 足 fc—hiiliiiS — f?！狤iliiis 土打 XfS—bb，其中 Π 為使 I fc—haliiiE； I 取最小值的自然數(shù)；f。—aliasXL = ±fs，其中L為較小自然數(shù)；f。halias與當(dāng)前混頻采樣速率fsbb比值滿足haliasXM = ±fs—bb，M為自然數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至6任一項所述的無線數(shù)傳終端，其特征在于，所述基帶速率、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的采樣速率與復(fù)數(shù)通帶濾波器的設(shè)置參數(shù)的關(guān)系如下表所示
9.一種數(shù)字中頻處理方法，其特征在于，包括如下步驟 A、對中頻信號進行欠采樣處理； B、采用復(fù)數(shù)帶通濾波器對欠采樣得到的信號進行混迭消除以及帶外抑制處理； C、對步驟B處理后的信號進行抽取濾波以及混頻。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種無線數(shù)傳終端，所述無線數(shù)傳終端的數(shù)字中頻結(jié)構(gòu)對中頻信號進行欠采樣處理，然后采用復(fù)數(shù)帶通濾波器完成混迭消除以及帶外抑制，再進行抽取濾波以及混頻。本發(fā)明還提供了一種數(shù)字中頻處理方法。本發(fā)明可以在較低成本與功耗的條件下，實現(xiàn)中頻信號采樣。
文檔編號H04B1/38GK102904594SQ201110215279
公開日2013年1月30日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者李慶華, 陶雄強, 邢益海, 閆淑輝, 劉建明, 李祥珍, 胡煒, 徐宏, 祝鋒, 鄧曉暉 申請人:普天信息技術(shù)研究院有限公司