CN101398480B - 一种灵活的子带重构宽带信道化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种子带重构宽带信道化装置及子带重构宽带信道化方法。包括高速A/D1、FPGA I 2、FPGA II 3、DSP4和PLL时钟5；中频信号输入高速A/D1，高速A/D1输入FPGA I 2，FPGA I 2通过地址线和数据线与DSP4互连，FPGA I 2与FPGA II 3通过数据线互连，DSP4与FPGA II 3通过地址线和数据线互连，FPGA II 3连接PLL时钟5，PLL时钟5的输出连接高速A/D1。本发明的子带重构宽带信道化装置及信道化方法，当面对非合作信号时，即便信号中信道的个数，信道带宽，信道位置都是未知且时变的，也同样可以灵活地实现数字信道化接收。

Description

一种灵活的子带重构宽带信道化装置

(一)技术领域

本发明涉及的是一种信号处理装置及处理方法，具体地说是一种反辐射被动雷达导引头与电子支援侦察接收机信号识别与数字接收技术。

(二)背景技术

随着高速ADC的发展，宽带数字接收机的研究热点主要集中在了后续的数字信号处理技术上，包括高效的数字下变频技术(DDC)、数据率转换技术(SRC)和信道化技术(Channelization)，这三种技术又是密不可分的。目前常用的信道化技术包括直接DDC方法，管道频率变换(PFT)方法和多相快速傅立叶变换(PFFT)方法。而通常当面对的非合作信号时，其输入信号中信道的个数，信道带宽，信道位置都是未知且时变的，因此必须采用新的信道化方法，能够动态的进行非均匀信道划分。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种当面对非合作信号时，即便信号中信道的个数、信道带宽、信道位置都是未知且时变的，也同样可以灵活地实现数字信道化接收；硬件资源耗费少的子带重构宽带信道化装置及子带重构宽带信道化方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的子带重构宽带信道化装置包括高速A/D1、FPGA I 2、FPGA II 3、DSP4和PLL时钟5；中频信号输入高速A/D1，高速A/D1输入FPGA I 2，FPGA I 2通过地址线和数据线与DSP4互连，FPGA I 2与FPGA II 3通过数据线互连，DSP4与FPGA II 3通过地址线和数据线互连，FPGA II 3连接PLL时钟5，PLL时钟5的输出连接高速A/D1。

本发明的子带重构宽带信道化方法为：高速A/D通过对输入中频信号的采样，将模拟信号变为数字信号输入到FPGA I中，完成NPR动态信道化高效结构中的第一部分，即均匀信道化处理；其输出结果送入FPGA II中完成信道检测与判别，并根据判决结果将存在信号的相邻子带进行重构。

所述的信道检测与判别，并根据判决结果将存在信号的相邻子带进行重构是：首先将宽频带均匀划分成N_S个子带，利用低通原型滤波器h(n)和调制复指数

将宽频带划分成N_S个半交叠的相同子带；旋转因子 $W_{N_S}=\exp (j2\mathrm{\π}/N_S),$ k＝0，…，N_S-1，为子带序号；低通带限滤波器h(n)将信号的频带限制在了[-π/N_D，π/N_D]内；各子带输出x_i(n)经过信道检测与判别，假定序号从k_L到k_P的

个子带属于待处理信道的子带；进行N_U倍的上采样，将

个支路相加，得到综合后的信号。

所述的信道均匀划分是：利用原型低通滤波器h(n)和调制复指数

将宽频带划分成N_S个半交叠的相同子带，各子带带宽取决于低通滤波器的带宽，并对各子带进行N_D抽取，进而实现信道均匀划分。利用等效的多相滤波结构，先对信号进行N_D抽取后再通过各子带进行滤波，并利用多相FFT算法代替DFT运算，从而实现高效的信道均匀划分。

基于本发明的灵活的子带重构宽带信道化接收的高效结构为：利用多相滤波结构实现信道均匀划分，并实现N_S点的IFFT信道检测与判别；当分析子带个数N_S为2的正整数次幂时，分析滤波器组满足多相FFT条件，同样可以采用多相滤波的高效结构。

基于本发明的灵活的子带重构宽带信道化接收方法中采用了可变点数并行流水FFT，信道检测与判别模块根据子带输出判别出信道的带宽，将属于同一信道的子带输入到综合滤波器组，根据信道占用子带的个数构造不同的综合滤波器组需要在线可配置。综合滤波器组FFT运算点数与信道包含子带个数相关，并行流水FFT可编程。

(四)附图说明

图1本发明的子带重构宽带信道化装置的框图；

图2本发明的子带分解与综合原理框图；

图3本发明NPR动态信道化高效多相实现结构。

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1，子带重构宽带信道化装置包括高速A/D1、FPGA I 2、FPGA II 3、DSP4和PLL时钟5；中频信号输入高速A/D1，高速A/D1输入FPGA I 2，FPGA I2通过地址线和数据线与DSP4互连，FPGA I 2与FPGA II 3通过数据线互连，DSP4与FPGA II 3通过地址线和数据线互连，FPGA II 3连接PLL时钟5，PLL时钟5的输出连接高速A/D1。高速A/D通过对输入中频信号的采样，将模拟信号变为数字信号输入到FPGA I中，完成NPR动态信道化高效结构中的第一部分，即均匀信道化处理；其输出结果送入FPGA II中完成信道检测与判别，并根据判决结果将存在信号的相邻子带进行重构。

结合图2，首先将宽频带均匀划分成N_S个子带，利用低通原型滤波器h(n)和调制复指数

将宽频带划分成N_S个半交叠的相同子带。旋转因子 $W_{N_S}=\exp (j2\mathrm{\π}/N_S),$ k＝0，…，N_S-1，为子带序号。低通带限滤波器h(n)将信号的频带限制在了[-π/N_D，π/N_D]内，因此其输出信号可以进行N_D倍抽取，而不会出现子带间的混叠。各子带输出x_i(n)经过信道检测与判别，假定序号从k_L到k_P的

个子带属于待处理信道的子带。为了恢复出该信道，对这个子带进行综合。因此需要进行N_U倍的上采样。将

个支路相加，可以得到综合后的信号。

图3给出了本发明NPR动态信道化高效多相实现结构。

利用多相FFT结构9实现信道均匀划分，即对输入信号首先进行N_D倍抽取，可将高速数据率降速到适合后续处理的速度，利用原型滤波器构造多相结构的子带滤波；对各子带输出采用N_S点的IFFT信道检测与判别10；当分析子带个数N_S为2的正整数次幂时，分析滤波器组满足多相FFT条件，同样可以采用多相FFT结构11实现，即将图2中的子带分解与综合结构，全部利用图3中的高效多相FFT结构实现。其中序列补零相当于对信号进行了插值，提高了信号采样率。这种方法在数字调制信号解调时很有用处，例如对相位编码信号解调时，通常要求采样率为2倍或4倍码元速率，这样通过序列补零的方法可以实时的进行内插，以获得满意的采样率。

信道检测与判别模块根据子带输出判别出信道的带宽，将属于同一信道的子带输入到综合滤波器组，根据信道占用子带的个数构造不同的综合滤波器组需要在线可配置。综合滤波器组FFT运算点数与信道包含子带个数相关，采用可变点数并行流水FFT，且可编程。综合多相滤波分支的系数预先存储在片上ROM中，主机根据信道检测与判别的结果读取ROM中对应的系数，加载到FPGA中预制的可配置FIR滤波器中；N_U倍内插可以通过对M个综合多相滤波分支以N_U倍时钟循环采样得到，同样该内插时钟也是可配置的。因此综合多相滤波器组的关键是可配置的并行流水FFT运算单元。

Claims (2)

1.一种子带重构宽带信道化装置，其特征是：包括高速A/D(1)、FPGA I(2)、FPGA II(3)、DSP(4)和PLL时钟(5)；中频信号输入高速A/D(1)，高速A/D(1)通过对输入中频信号的采样将模拟信号变为数字信号输入到FPGA I(2)，FPGA I(2)完成均匀信道化处理，FPGA I(2)通过地址线和数据线与DSP(4)互连，FPGA I(2)与FPGA II(3)通过数据线互连，FPGA II(3)完成信道检测与判别、并根据判决结果将存在信号的相邻子带进行重构，DSP(4)与FPGA II(3)通过地址线和数据线互连，FPGA II(3)连接PLL时钟(5)，PLL时钟(5)的输出连接高速A/D(1)；所述的信道检测与判别、并根据判决结果将存在信号的相邻子带进行重构是：首先将宽频带均匀划分成N_S个子带，利用低通原型滤波器h(n)和调制复指数

将宽频带划分成N_S个半交叠的相同子带；旋转因子

k＝0，…，N_S-1，为子带序号；低通带限滤波器h(n)将信号的频带限制在了[-π/N_D，π/N_D]内；各子带输出x_i(n)经过信道检测与判别，假定序号从k_L到k_P的N′_S个子带属于待处理信道的子带；进行N_U倍的上采样，将N′_S个支路相加，得到综合后的信号。

2.一种子带重构宽带信道化方法，其特征是：高速A/D通过对输入中频信号的采样，将模拟信号变为数字信号输入到FPGA I中，完成NPR动态信道化高效结构中的第一部分，即均匀信道化处理；其输出结果送入FPGA II中完成信道检测与判别，并根据判决结果将存在信号的相邻子带进行重构；

所述的信道检测与判别，并根据判决结果将存在信号的相邻子带进行重构是：首先将宽频带均匀划分成N_S个子带，利用低通原型滤波器h(n)和调制复指数

将宽频带划分成N_S个半交叠的相同子带；旋转因子

k＝0，…，N_S-1，为子带序号；低通带限滤波器h(n)将信号的频带限制在了[-π/N_D，π/N_D]内；各子带输出x_i(n)经过信道检测与判别，假定序号从k_L到k_P的N′_S个子带属于待处理信道的子带；进行N_U倍的上采样，将N′_S个支路相加，得到综合后的信号；

所述的信道均匀划分是：利用原型低通滤波器h(n)和调制复指数

将宽频带划分成N_S个半交叠的相同子带，各子带带宽取决于低通滤波器的带宽，并对各子带进行N_D抽取，进而实现信道均匀划分；利用等效的多相滤波结构，先对信号进行N_D抽取后再通过各子带进行滤波，并利用多相FFT算法代替DFT运算，实现高效的信道均匀划分。

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