一種高速寬帶信號(hào)下變頻算法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高速寬帶信號(hào)下變頻算法，包括：對(duì)至少一組4路并行輸入信號(hào)每16個(gè)周期做64點(diǎn)傅里葉變換，對(duì)每組傅里葉變換后的4路并行信號(hào)進(jìn)行疊加，再進(jìn)行圓周移位，再做傅里葉逆變換；對(duì)4路并行輸入信號(hào)每16個(gè)周期乘以常列向量后做64點(diǎn)傅里葉變換，再依次進(jìn)行疊加和圓周移位，再做傅里葉逆變換并乘以常列向量；將乘以常列向量后的4路并行信號(hào)與傅里葉逆變換后的4路并行信號(hào)進(jìn)行疊加，得到I道4路并行信號(hào)；將乘以常列向量后的4路并行信號(hào)乘以?1后與傅里葉逆變換后的4路并行信號(hào)進(jìn)行疊加，得到Q道4路并行信號(hào)；將Q道4路并行信號(hào)乘以Z?64后與I道4路并行信號(hào)進(jìn)行疊加。
【專利說明】
一種高速寬帶信號(hào)下變頻算法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及無線電接收領(lǐng)域，具體涉及一種高速寬帶信號(hào)下變頻算法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，接收機(jī)多采用超外差結(jié)構(gòu)，其工作原理為:接收機(jī)將接收到的信號(hào)與本振信 號(hào)混合，通過改變本振信號(hào)頻率，將不同接收信號(hào)輸出到一個(gè)固定的中頻信號(hào)，經(jīng)過AD采樣 后，在數(shù)字域利用信號(hào)的正交性將中頻信號(hào)變換到基帶，然后在數(shù)字域進(jìn)行解調(diào)處理。這種 結(jié)構(gòu)的接收機(jī)有較多工作均在模擬域完成，其在通道中采用了模擬混頻及濾波，使得信號(hào) 在經(jīng)過接收通道后引入的畸變較大，嚴(yán)重影響了后續(xù)信號(hào)處理的質(zhì)量，增加了后續(xù)解調(diào)模 塊的壓力，對(duì)硬件的資源消耗較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供的高速寬帶信號(hào)下變頻算法降低硬件資 源消耗，且能在目前數(shù)字器件水平下，完成高速寬帶信號(hào)的數(shù)字下變頻。
[0004]為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：提供一種高速寬帶信號(hào)下變 頻算法，包括如下步驟：
[0005] S1.對(duì)至少一組4路并行輸入信號(hào)每16個(gè)周期做64點(diǎn)傅里葉變換；
[0006] S2.對(duì)每組進(jìn)行傅里葉變換后的4路并行信號(hào)進(jìn)行疊加；
[0007] S3.對(duì)疊加后的4路并行信號(hào)的16個(gè)周期內(nèi)64點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行圓周移位；
[0008] S4.對(duì)圓周移位后的4路并行信號(hào)每16個(gè)周期做64點(diǎn)傅里葉逆變換；
[0009] S5.對(duì)步驟S1中的4路并行輸入信號(hào)每16個(gè)周期乘以常列向量[exp(-j*2*pi*(0: 63 )/128)]后做64點(diǎn)傅里葉變換；
[0010] S6.對(duì)每組乘以常列向量再做傅里葉變換后的4路并行信號(hào)進(jìn)行疊加；
[0011] S7.對(duì)步驟S6中疊加后的4路并行信號(hào)16個(gè)周期內(nèi)64點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行圓周移位；
[0012] S8.對(duì)步驟S7中圓周移位后的4路并行信號(hào)每16個(gè)周期做64點(diǎn)傅里葉逆變換，再乘 以常列向量[exp( j*2*pi*(0:63)/128)];
[0013] S9.將步驟S8中乘以常列向量后的4路并行信號(hào)與步驟S4中傅里葉逆變換后的4路 并行信號(hào)進(jìn)行疊加，得到I道4路并行信號(hào)；
[0014] S10.將步驟S8中乘以常列向量后的4路并行信號(hào)乘以-1后與步驟S4中傅里葉逆變 換后的4路并行信號(hào)進(jìn)行疊加，得到Q道4路并行信號(hào)；
[0015] S11.將Q道4路并行信號(hào)乘以Z_64后與I道4路并行信號(hào)進(jìn)行疊加，得到下變頻信號(hào)。
[0016] 進(jìn)一步地，步驟S1中，將每組每個(gè)周期內(nèi)并行的4個(gè)數(shù)據(jù)按照輸入信號(hào)順序組成一 個(gè)4行的列向量，16個(gè)周期內(nèi)的16個(gè)列向量組成一個(gè)64行的列向量，對(duì)該列向量做64點(diǎn)傅里 葉變換。
[0017]進(jìn)一步地，步驟S4中，將每組每個(gè)周期內(nèi)并行的4個(gè)數(shù)據(jù)，按照輸入信號(hào)順序組成 一個(gè)4行的列向量，16個(gè)周期內(nèi)的16個(gè)列向量組成一個(gè)64行的列向量，對(duì)該列向量做64點(diǎn)傅 里葉逆變換。
[0018] 進(jìn)一步地，步驟S5中，將每組每個(gè)周期內(nèi)并行的4個(gè)數(shù)據(jù)按照輸入信號(hào)順序組成一 個(gè)4行的列向量，16個(gè)周期內(nèi)的16個(gè)列向量組成一個(gè)64行的列向量，對(duì)該列向量做64點(diǎn)先乘 以常列向量[exp(-j*2*pi*(0:63)/128)]后，再對(duì)其結(jié)果進(jìn)行傅里葉變換。
[0019] 進(jìn)一步地，步驟S8中，將每組每個(gè)周期內(nèi)并行的4個(gè)數(shù)據(jù)，按照輸入信號(hào)順序組成 一個(gè)4行的列向量，16個(gè)周期內(nèi)的16個(gè)列向量組成一個(gè)64行的列向量，對(duì)該列向量做64點(diǎn)傅 里葉逆變換，再乘以常列向量[exp( j*2*pi*(0:63)/128)]。
[0020] 進(jìn)一步地，圓周移位為22點(diǎn)圓周移位。
[0021] 本發(fā)明的有益效果為:該高速寬帶信號(hào)下變頻算法采用傅里葉變換的方式實(shí)現(xiàn)了 信號(hào)的下變頻，其64點(diǎn)傅里葉變換在16個(gè)周期內(nèi)完成，可使乘法器"時(shí)分復(fù)用"，從而節(jié)省了 乘法器;且將常列向量[exp(-j*2*pi*(0:63)/128)]和[exp(j*2*pi*(0:63)/128)]分配到 傅里葉變換的系數(shù)中，消除了這兩部分的乘法，從而進(jìn)一步減少了乘法器數(shù)量，降低了硬件 資源消耗；同時(shí)，用傅里葉變換的圓周移位代替現(xiàn)有技術(shù)中的載波頻率的正弦信號(hào)和余弦 信號(hào)并與接收信號(hào)相乘的方式，既避免了信號(hào)在經(jīng)過接收通道后引入的畸變較大，又消除 了正弦信號(hào)發(fā)生器這一資源損耗。
【附圖說明】
[0022] 圖1為高速寬帶信號(hào)下變頻算法的框架示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一種實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒?發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí) 施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0024]為簡單起見，以下內(nèi)容中省略了該技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的技術(shù)常識(shí)：
[0025]如圖1所示，該高速寬帶信號(hào)下變頻算法具體包括如下步驟：
[0026]第一步，對(duì)至少一組4路并行輸入信號(hào)每16個(gè)周期做64點(diǎn)傅里葉變換，在具體實(shí)施 中，將每組每個(gè)周期內(nèi)并行的4個(gè)數(shù)據(jù)按照輸入信號(hào)順序組成一個(gè)4行的列向量，16個(gè)周期 內(nèi)的16個(gè)列向量組成一個(gè)64行的列向量，對(duì)該列向量做64點(diǎn)傅里葉變換；
[0027]第二步，對(duì)每組傅里葉變換后的4路并行信號(hào)進(jìn)行疊加，在具體實(shí)施中，可對(duì)每組 傅里葉變換后的4路并行信號(hào)乘以一常數(shù)，再進(jìn)行疊加；
[0028]第三步，對(duì)疊加后的4路并行信號(hào)的16個(gè)周期內(nèi)64點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行22點(diǎn)圓周移位；
[0029] 第四步，對(duì)圓周移位后的4路并行信號(hào)每16個(gè)周期做64點(diǎn)傅里葉逆變換，將每組每 個(gè)周期內(nèi)并行的4個(gè)數(shù)據(jù)，按照輸入信號(hào)順序組成一個(gè)4行的列向量，16個(gè)周期內(nèi)的16個(gè)列 向量組成一個(gè)64行的列向量，對(duì)該列向量做64點(diǎn)傅里葉逆變換；
[0030] 第五步，對(duì)第一步中的4路并行輸入信號(hào)每16個(gè)周期乘以常列向量[eXp(-j*2*pi* (0:63)/128)]后做64點(diǎn)傅里葉變換，將每組每個(gè)周期內(nèi)并行的4個(gè)數(shù)據(jù)按照輸入信號(hào)順序 組成一個(gè)4行的列向量，16個(gè)周期內(nèi)的16個(gè)列向量組成一個(gè)64行的列向量，對(duì)該列向量做64 點(diǎn)先乘以常列向量[exp(-j*2*pi*(0:63)/128)]后，再對(duì)其結(jié)果進(jìn)行傅里葉變換；
[0031]第六步，對(duì)每組乘以常列向量再做傅里葉變換后的4路并行信號(hào)進(jìn)行疊加，在具體 實(shí)施中，可對(duì)每組傅里葉變換后的4路并行信號(hào)乘以一常數(shù)，再進(jìn)行疊加；
[0032]第七步，對(duì)步驟六疊加后得到的4路并行信號(hào)16個(gè)周期內(nèi)64點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行22點(diǎn)圓周 移位；
[0033]第八步，對(duì)第七步中圓周移位后的4路并行信號(hào)每16個(gè)周期做64點(diǎn)傅里葉逆變換， 再乘以常列向量[exp (j*2*p i* (0:63)/128)]，將每組每個(gè)周期內(nèi)并行的4個(gè)數(shù)據(jù)，按照輸入 信號(hào)順序組成一個(gè)4行的列向量，16個(gè)周期內(nèi)的16個(gè)列向量組成一個(gè)64行的列向量，對(duì)該列 向量做64點(diǎn)傅里葉逆變換，再乘以常列向量[exp( j*2*pi*(0:63)/128)];
[0034]第九步，將步驟八得到的4路并行信號(hào)與步驟四得到的4路并行信號(hào)進(jìn)行疊加，得 到I道4路并行信號(hào)；
[0035]第十步，將步驟八得到的4路并行信號(hào)乘以-1后與步驟四得到的4路并行信號(hào)進(jìn)行 疊加，得到Q道4路并行信號(hào)；
[0036] 第十一步，將Q道4路并行信號(hào)乘以廠64后與I道4路并行信號(hào)進(jìn)行疊加，得到下變頻 信號(hào)。
[0037] 在具體實(shí)施中，由于傅里葉變換在運(yùn)算過程中為復(fù)數(shù)，而下變頻通常有IQ兩條道 路，將該兩路合并為一路復(fù)數(shù)，可節(jié)省乘法器開銷。
[0038]在上述步驟一和步驟五中，其64點(diǎn)傅里葉變換在16個(gè)周期內(nèi)完成，在具體實(shí)施中， 可使乘法器"時(shí)分復(fù)用"，從而節(jié)省了乘法器;在步驟五和步驟八中，將常列向量[exp(-j*2* pi*(0:63)/128)]和[exp(j*2*pi*(0:63)/128)]分配到傅里葉變換的系數(shù)中，消除了這兩 部分的乘法，從而進(jìn)一步減少了乘法器數(shù)量，降低了硬件資源消耗。
[0039] 同時(shí)，該高速寬帶信號(hào)下變頻算法消除了現(xiàn)有技術(shù)中下變頻過程中所需的正弦信 號(hào)發(fā)生器;在下變頻的過程中，需要產(chǎn)生載波頻率的正弦信號(hào)和余弦信號(hào)并與接收信號(hào)相 乘;該高速寬帶信號(hào)下變頻算法將相乘轉(zhuǎn)化為傅里葉變換的圓周移位，既避免了信號(hào)在經(jīng) 過接收通道后引入的畸變較大，又消除了正弦信號(hào)發(fā)生器這一資源損耗。
[0040] 本發(fā)明的第一實(shí)施例為：
[0041]在對(duì)4路并行信號(hào)16個(gè)周期內(nèi)64點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行22點(diǎn)圓周移位時(shí)，其具體表現(xiàn)如下：
[0042] 設(shè)xn(k)，n=l，2,3,4;k = 0,1，2'"15,其中xn(k)表示第n路周期k的輸入;yn(k)，n =1，2,3,4;k = 0，l，2"_15,其中yn(k)表示第n路周期k的輸出，貝lj
[0043] x=[xl(0)xl(l)."xl(15)x2(0)x2(l)."x2(15)x3(0)x3(l)."x3(15)x4(0)x4 (1)…x4(15)]t
[0044] xshift(n) = x(mod(n+22.64))，n = 0，l，2."63
[0045] yl(n) =xshift(n)，n = 0，l，2...15
[0046] y2(n) =xshift(n+16)，n = 0，l，2...15
[0047] y3(n) =xshift(n+32)，n = 0，l，2...15
[0048] y4(n) =xshift(n+48)，n = 0,1，2...15
[0049] 其中:mod為求模函數(shù)，mod(x，y)表示x對(duì)y求模。
[0050]本發(fā)明的第二實(shí)施例為：
[00511設(shè)接收機(jī)采用的調(diào)制方式為QPSK，信號(hào)中心頻率1.875G，信號(hào)帶寬800M，AD采樣率 2.4G，接收信號(hào)表示為x(n)，使用12路并行信號(hào)表示x(n)，第0路到第11路信號(hào)分別為x0 (n)，xi(n)，X2(n)，."xiiCn)則有xk(n) = x(12*n+k)，k = 0,1，2."11;
[0052]在對(duì)4路并行輸入信號(hào)每16個(gè)周期內(nèi)的64點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換運(yùn)算時(shí)，在第m個(gè) 16個(gè)周期內(nèi)，其4路并行輸入信號(hào)分別為：
[0053] x〇(16*m+ffl ), X3(16*m+m ), x6(16*m+ni ), X9(16*m+m )m =0, \, 2, 3,,,15；
[0054] 將4路并行輸入信號(hào)按照輸入信號(hào)順序組成一個(gè)列向量為a = [aQar"a63]T= [xo (16*m+0)X3( 16*m+0)X6( 16*m+0)X9( 16*m+0)x0( 16*m+l )，"X9( 16*m+15) _5] = ，其中
[0056] 設(shè)經(jīng)傅里葉變換后的4路并行信號(hào)分別為ynGStm+A)，n = 1，2，3，4 ; m=0, 1, 2..ASM
[0057] f m 4- m'j ?
[0058] y2(l€ m) -
[0059] v3(16 m -f m) ?
[0060] y4(16 ^ m -f ?
[0061] 綜上所述，該高速寬帶信號(hào)下變頻算法利用傅里葉變換實(shí)現(xiàn)了高速寬帶信號(hào)的下 變頻，且實(shí)現(xiàn)時(shí)資源消耗較少。
[0062] 對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將使顯而易見的，本文所定義的一 般原理可以在不脫離發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其他實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不 會(huì)被限制與本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎性特點(diǎn)相一致 的最寬的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高速寬帶信號(hào)下變頻算法，其特征在于，包括：51. 對(duì)至少一組4路并行輸入信號(hào)每16個(gè)周期做64點(diǎn)傅里葉變換；52. 對(duì)每組進(jìn)行傅里葉變換后的4路并行信號(hào)進(jìn)行疊加；53. 對(duì)疊加后的4路并行信號(hào)的16個(gè)周期內(nèi)64點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行圓周移位；54. 對(duì)圓周移位后的4路并行信號(hào)每16個(gè)周期做64點(diǎn)傅里葉逆變換；55. 對(duì)步驟Sl中的4路并行輸入信號(hào)每16個(gè)周期乘以常列向量[eXp(-j*2*pi*(0:63)/ 128)]后做64點(diǎn)傅里葉變換；56. 對(duì)每組乘以常列向量再做傅里葉變換后的4路并行信號(hào)進(jìn)行疊加；57. 對(duì)步驟S6中疊加后的4路并行信號(hào)16個(gè)周期內(nèi)64點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行圓周移位；58. 對(duì)步驟S7中圓周移位后的4路并行信號(hào)每16個(gè)周期做64點(diǎn)傅里葉逆變換，再乘以常 列向量[exp(j*2*pi*(0:63)/128)];59. 將步驟S8中乘以常列向量后的4路并行信號(hào)與步驟S4中傅里葉逆變換后的4路并行 信號(hào)進(jìn)行疊加，得到I道4路并行信號(hào)；510. 將步驟S8中乘以常列向量后的4路并行信號(hào)乘以-1后與步驟S4中傅里葉逆變換后 的4路并行信號(hào)進(jìn)行疊加，得到Q道4路并行信號(hào)；511. 將Q道4路并行信號(hào)乘以廠64后與I道4路并行信號(hào)進(jìn)行疊加，得到下變頻信號(hào)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速寬帶信號(hào)下變頻算法，其特征在于:所述步驟Sl中，將每 組每個(gè)周期內(nèi)并行的4個(gè)數(shù)據(jù)按照輸入信號(hào)順序組成一個(gè)4行的列向量，16個(gè)周期內(nèi)的16個(gè) 列向量組成一個(gè)64行的列向量，對(duì)該列向量做64點(diǎn)傅里葉變換。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速寬帶信號(hào)下變頻算法，其特征在于:所述步驟S4中，將每 組每個(gè)周期內(nèi)并行的4個(gè)數(shù)據(jù)，按照輸入信號(hào)順序組成一個(gè)4行的列向量，16個(gè)周期內(nèi)的16 個(gè)列向量組成一個(gè)64行的列向量，對(duì)該列向量做64點(diǎn)傅里葉逆變換。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速寬帶信號(hào)下變頻算法，其特征在于:所述步驟S5中，將每 組每個(gè)周期內(nèi)并行的4個(gè)數(shù)據(jù)按照輸入信號(hào)順序組成一個(gè)4行的列向量，16個(gè)周期內(nèi)的16個(gè) 列向量組成一個(gè)64行的列向量，對(duì)該列向量做64點(diǎn)先乘以常列向量[exp (_j*2*pi*(0:63)/ 128)]后，再對(duì)其結(jié)果進(jìn)行傅里葉變換。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高速寬帶信號(hào)下變頻算法，其特征在于:所述步驟S8中，將每 組每個(gè)周期內(nèi)并行的4個(gè)數(shù)據(jù)，按照輸入信號(hào)順序組成一個(gè)4行的列向量，16個(gè)周期內(nèi)的16 個(gè)列向量組成一個(gè)64行的列向量，對(duì)該列向量做64點(diǎn)傅里葉逆變換，再乘以常列向量[exp (j*2*pi*(0:63)/128)]。6. 根據(jù)權(quán)利要求1~5任一項(xiàng)所述的高速寬帶信號(hào)下變頻算法，其特征在于:所述圓周 移位為22點(diǎn)圓周移位。
【文檔編號(hào)】H04B1/26GK105959020SQ201610514193
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月29日
【發(fā)明人】劉宇波, 舒勇
【申請(qǐng)人】成都金本華電子有限公司