CN101515807A - 数字中频接收机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数字中频接收机，输入任意中频频点频率fAIF的模拟中频信号经过A/D采样模块以采样频率fAD采样之后，经带通采样过后的数字中频信号频点为fIF＝mod(fAIF，fAD)，通过NCO进行正交解调，将信号频率从中频搬移到基带，还包括第一级滤波器、采样频率转换模块、第二级滤波器，第一级滤波器通带较宽，将搬移后信号中的部分高频分量滤掉以满足采样频率转换模块采样的抗混叠要求，第二级滤波器通带较窄，将经过采样频率转换后的信号中残留的高频分量去除，提高邻道选择性。该数字中频接收机能适用于任意的中频频点且复杂度低，所耗硬件资源较少。
Description
技术领域
本发明属于无线信号传输领域，特别涉及一种数字中频接收机。
背景技术
在无线信号的接收过程中，经常采用数字中频数据接收的方案，即用数字设计的方法来实现信号频率从中频到基带的转换。与传统的模拟中频接收方案相比较，数字中频接收可以产生严格的幅相平衡正交信号，另外数字中频还可以起到采样速率转换的作用。
通常，数字中频接收机的设计取决于射频调谐器带通滤波器下来的模拟中频信号的中频频点fAIF、系统有效信号带宽fBW、系统采样带宽fs及业务载波之间的间隔fCI。其中fBW≤fs，fBW＜fCI，fs与fCO的大小与具体系统相关，如T-DMB系统：fBW为1.536MHz，fs为2.048MHz，fCI为1.729MHz；DTMB(国标数字地面电视广播)系统：fBW为7.56MHz，fs为7.56MHz，fCI为8MHz。
对一般的通信系统来说，系统采样率是固定的，如果从射频调谐器下来的模拟中频信号的中频频点fAIF是系统采样率fs的4n±1倍，在模拟带通滤波器(如使用声表面波滤波器)比较理想的情形下，几乎不需要考虑邻道干扰时，最简单的中频接收机结构应该是用系统采样率fs的4倍钟作为A/D采样模块的采样钟，尤其在存在虚拟载波的OFDM系统中，且fs＝fCI时，这种结构下，硬件资源及复杂度将最低。
而在一个标准颁布初期，各射频调谐器厂商输出的中频信号频点不一致，甚至根本不具有系统采样率的4n±1倍的特性；另一方面，往往发射端多个业务载波同时发送。这就导致如何设计一个能以较低复杂度实现接收任意中频频点数字信号，且具有很强邻道选择性的中频接收机接收方案成为一个十分具有应用价值的考虑。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种数字中频接收机，该数字中频接收机能接收任意中频频点，邻道选择性强，并且复杂度低，所耗硬件资源较少。
为解决上述技术问题，本发明的数字中频接收机，输入任意中频频点频率fAIF的模拟中频信号经过A/D采样模块以采样频率fAD采样之后，经带通采样过后的数字中频信号频点为fIF＝mod(fAIF，fAD)，通过NCO进行正交解调，将信号频率从中频搬移到基带，其特征在于，还包括第一级滤波器、采样频率转换模块、第二级滤波器，第一级滤波器通带较宽，将搬移后信号中的部分高频分量滤掉以满足采样频率转换模块采样的抗混叠要求，第二级滤波器通带较窄，将经过采样频率转换后的信号中残留的高频分量去除，提高邻道选择性。
采样频率转换模块可以采用下采样，下采样的倍数由A/D采样模块采样速率和第二级滤波器的样点速率的比值来决定。
本发明的数字中频接收机，在数字中频信号NCO频率搬移之后和A/D采样模块采样速率转换到真正的样点速率之前由通带较宽的工作在较高的数据速率下的第一级滤波器滤去部分信号，以满足采样频率转换模块的采样抗混叠要求，采样频率转换模块采样后再通过通带较窄的工作在较低的数据速率下的第二级滤波器滤进一步滤去剩余的高频部分分量，第一级滤波器由于通带较宽，硬件实现的阶数较低，所耗资源较少，因此它可以工作在较高的数据速率下，而相对资源较大的第二级滤波器则工作在较低的数据速率下，可以节省很大的计算量和功耗。从而本发明的数字中频接收机能适用于任意的中频频点，并且所耗硬件资源较少、性能优良。
附图说明
图1是本发明的数字中频接收机一实施方式的结构示意图；
图2是本发明的数字中频接收机一实施方式输入信号的频谱示意图；
图3是本发明的数字中频接收机一实施方式第一级滤波器滤波示意图；
图4是本发明的数字中频接收机一实施方式第二级滤波器滤波示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细说明(以单个业务载波举例，多个业务载波同时的情形相同)。
假定接收信号有效带宽fBW，模拟中频频点fAIF，业务载波间隔fCI，A/D采样模块采样率fAD取nf1x(n大于2)，通常fBW＜fCI，f1x≥fCI，f1x＝fCI时将最有助于低复杂度设计。
本发明的数字中频接收机，输入任意中频频点频率为fAIF的模拟中频信号经过A/D采样模块以fAD采样率采样之后，经带通采样过后的数字中频信号频点为fIF＝mod(fAIF，fAD)，通过NCO(Numeric Control Osillator数控振荡器)进行正交解调，将信号频率从中频搬移到基带，还包括第一级滤波器、采样频率转换模块、第二级滤波器，第一级滤波器通带较宽，将搬移后信号中的部分高频分量滤掉以满足采样频率转换模块采样的抗混叠要求，第二级滤波器通带较窄，将经过采样频率转换后的信号中残留的高频分量去除，提高邻道选择性。
任意中频频点是指满足带通采样定理前提下经A/D采样模块后不产生混叠的所有中频频点。任意中频频点包括零中频，只是此时此结构为对双通道A/D采样模块输出的基带信号不需要下变频处理，通过相同滤波器链路，提高接收机的邻道选择特性。
A/D采样模块采样速率fAD理论上，不低于有效信号带宽fBW的2倍。由于射频调谐器带通滤波(中频)或低通滤波(零中频)的不理想，再加上复杂度折中的考虑，fAD通常取业务载波间隔fCI的若干倍(大于2，如4或者6)。
可通过给NCO配置不同初始频率来接收任意中频频点的模拟中频信号。NCO亦能接收频偏跟踪的信息来跟踪载波频偏。
第一级滤波器主要功能为抗混叠滤波，通带从复信号带宽的一半fBW/2到A/D采样模块的基准采样率f1x(通常f1x≥fCI)，转换到以2f1x为采样率的时钟域上，第二级滤波器通带由信号频谱的带宽和业务载波间隔fCI来决定。
采样频率转换模块可以采用下采样，下采样的倍数则由A/D采样模块采样速率和第二级滤波器的样点速率的比值来决定，通常取整数倍下采样。如果第二级滤波器的样点速率与系统采样率不成整数倍关系，则通常需要进行重采样。
本发明的数字中频接收机一实施方式的结构如图1所示，输入中频信号表示为Icos(2πfIFt)-Qsin(2πfIFt)，其中fIF为中频的频率，t为时间，输入信号首先经过A/D采样模块采样之后，进行正交解调，即I路信号乘以cos(2πfIFnT)，Q路信号乘以-sin(2πfIFnT)，将信号频率从中频搬移到基带，第一级滤波器通带较宽，将搬移后信号中的部分高频分量滤掉以满足采样频率转换模块采样抗混叠要求，在这里，为了考虑到不使信号经过后面的下采样时产生混叠，使得第一级滤波器所要考虑的通带从复信号带宽的一半到f1x，采样频率转换模块将信号从A/D采样模块采样速率转换到第二级滤波器的样点速率2f1x，这里通常是下采样，而下采样的倍数则由A/D采样模块采样速率和第二级滤波器的样点速率2f1x的比值来决定，第二级滤波器通带较窄，将经过采样频率转换后的信号中残留的高于复信号带宽的一半的部分信号及带外噪声及杂散信号去除，这个滤波器的特性主要由信号频谱的带宽和业务载波间隔fCI来决定。
输入信号的频谱如图2所示，fAIF是输入中频频率，对于DTMB系统中，fAIF的范围可以从几MHz到几十MHz不等，与A/D采样模块能接受的最高模拟信号频率有关。图3所示是经过NCO频率搬移之后的信号频谱，信号分成了基带和高频两部分，因此本发明采用第一级滤波器，将频率大于f1x的部分信号滤去，而这时仍然残留在带内的高频部分，对于下采样不会造成混叠。因此下采样之后再经过第二级滤波器的滤波，如图4所示，第二级滤波器拥有更窄的通带，可以很好的抑制掉剩余的高频部分分量，有效地提高接收机的邻道选择特性。
本发明的数字中频接收机的一实施方式工作过程如图1所示，
1.输入中频信号表示为Icos(2πfAIFt)-Qsin(2πfAIFt)，其中fAIF是输入中频频率，t为时间，输入信号首先经过A/D采样之后，进行正交解调，即I路信号乘以cos(2πfIFnT)，Q路信号乘以-sin(2πfIFnT)，将信号频率从中频搬移到基带。其中两路混频信号可以由NCO(数控振荡器)产生，这样就得到两路混频之后的信号。
2.用第一级滤波器来滤去部分高频信号，第一级滤波器的通带可以从复信号带宽的一半
到f1x。
3.进行采样频率转换，转换到以2f1x为采样率的时钟域上。如果系统采样率不同于f1x，则还需进行重采样转换过程转换到真正样点速率。
4.用较窄通带第二级滤波器进一步滤波，抑制剩余的高频部分信号，从而得到真正的I/Q路数据，第二级滤波器的通带可以A/D采样模块采样速率和第二级滤波器的样点速率的比值来决定，提高系统的邻道选择特性。
本发明的数字中频接收机，第一级滤波器由于通带较宽，硬件实现的阶数较低，所耗资源较少，因此它可以工作在较高的数据速率下，而相对资源较大的第二级滤波器则工作在较低的数据速率下，可以节省很大的计算量和功耗，同时，对于NCO可以配置各种的初始频率，可以消除各种载波频率偏移。
本发明的数字中频接收机由于在数字中频信号NCO频率搬移之后和A/D采样模块采样速率转换到真正的样点速率之前由通带较宽的工作在较高的数据速率下的第一级滤波器滤去频率大于f1x的部分信号，以满足采样频率转换模块的采样抗混叠要求，采样频率转换模块采样后再通过通带较窄的工作在较低的数据速率下的第二级滤波器滤进一步滤去剩余的高频部分分量，从而能适用于各种不同的中频频点，并且所耗硬件资源较少、性能优良。本发明的数字中频接收机可以很好的工作在DTMB系统信号接收系统中，在多种不同的中频频率输入信号实际测试中，对于谐波抑制可以达到50dB以上，能够很好的满足系统接收的性能。本发明的数字中频接收机并不仅适用于DTMB接收系统，同样适用于其它数字中频接收系统。
需要说明的是，该具体实现只是用来体现这种低复杂度任意中频频点数字中频接收机实现方法的一个具体实例，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则和精神之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护之内。
Claims (9)
1、一种数字中频接收机，输入任意中频频点频率fAIF的模拟中频信号经过A/D采样模块以采样频率fAD采样之后，经带通采样过后的数字中频信号频点为fIF＝mod(fAIF，fAD)，通过NCO进行正交解调，将信号频率从中频搬移到基带，其特征在于，还包括第一级滤波器、采样频率转换模块、第二级滤波器，第一级滤波器通带较宽，将搬移后信号中的部分高频分量滤掉以满足采样频率转换模块采样的抗混叠要求，第二级滤波器通带较窄，将经过采样频率转换后的信号中残留的高频分量去除，提高邻道选择性。
2、根据权利要求1所述的数字中频接收机，其特征在于，任意中频频点是指满足带通采样定理前提下经A/D采样模块后不产生混叠的所有中频频点。
3、根据权利要求1所述的数字中频接收机，其特征在于，任意中频频点为零中频，此时A/D采样模块输出的基带信号不需要下变频处理。
4、根据权利要求1所述的数字中频接收机，其特征在于，A/D采样模块采样速率fAD不低于有效信号带宽fBW的2倍。
5、根据权利要求1所述的数字中频接收机，其特征在于，NCO能配置不同初始频率来接收任意中频频点的模拟中频信号。
6、根据权利要求1所述的数字中频接收机，其特征在于，NCO能接收频偏跟踪的信息来跟踪载波频偏。
7、根据权利要求1所述的数字中频接收机，其特征在于，第一级滤波器通带从复信号带宽的一半fBW/2到A/D采样模块的基准采样率f1x，第二级滤波器通带由信号频谱的带宽和业务载波间隔fCI来决定。
8、根据权利要求1所述的数字中频接收机，其特征在于，采样频率转换模块采用下采样，下采样的倍数由A/D采样模块采样速率和第二级滤波器的样点速率的比值来决定。
9、根据权利要求8所述的数字中频接收机，其特征在于，第二级滤波器的样点速率与系统采样率成整数倍，采样频率转换模块采用整数倍下采样，下采样的倍数由A/D采样模块采样速率和第二级滤波器的样点速率的比值来决定。
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