CN102130664B - 数据率转换装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种数据率转换装置及方法，用于把第一采样率的第一数字信号转换成采样率接近或等于预定的第二采样率的第二数字信号。数据率转换装置包括：数控振荡器，根据第一采样率和第二采样率产生调整系数；以及内插滤波器，利用数控振荡器产生的调整系数，对第一数字信号进行内插处理获得第二数字信号。当第一采样率和第二采样率的比值为无限循环小数时，数控振荡器根据第一采样率和第二采样率计算获得至少两个调整系数值，并按一预定方案输出调整系数值，使得在时间轴上长度一定的任意周期内，第二数字信号的采样次数等于第二采样率的采样次数。该数据率转换装置及方法具有利于降低芯片面积，利于降低功耗，及应用灵活等优点。

Description

数据率转换装置及方法

【技术领域】

本申请的一方面是有关一种数据率转换装置及方法，尤其是有关一种用于通信系统的带宽可调的数据率转换装置及方法。

【技术背景】

通信系统逐渐向多标准多波段融合的方向发展。在移动通信方面，四种3G标准WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA及WIMAX已经商业化，而已有的2G网络仍然覆盖着全球的大部分。在无线局域网方面，有IEEE 802.11系列及Hiperlan等共存。在家庭网方面，有IEEE 802.15系列、蓝牙及ZigBee等共存。在非双工通信领域，如广播数字电视，也存在多标准多波段传输。在这些系统中，接收机需要支持多个时钟，处理多种频谱形式的信号。为了简化结构，尽可能地共用资源，利用数字信号处理技术的软件无线电越来越多地得到应用。在这些方案中，先把接收到的模拟信号转换成数字信号，在数字域对信号进行相应的处理，比如杂讯的抑制和解调，再把处理后的数字信号转换成模拟信号。其中，带宽可调的数据率变换成为必不可少的部分。

【发明内容】

本申请的一方面提供了一种数据率转换装置，用于把第一采样率的第一数字信号转换成采样率接近或等于一预定的第二采样率的第二数字信号。数据率转换装置包括：数控振荡器，根据所述第一采样率和第二采样率产生调整系数；以及内插滤波器，利用所述数控振荡器产生的调整系数，对所述第一数字信号进行内插处理获得所述第二数字信号。当所述第一采样率和第二采样率的比值为无限循环小数时，所述数控振荡器根据所述第一采样率和第二采样率计算获得至少两个调整系数值，并按一预定方案输出所述调整系数值，使得在时间轴上长度一定的任意周期内，所述第二数字信号的采样次数等于所述第二采样率的采样次数。由于是针对数字域，一定长度一般是指一定数量的时钟周期。

在一些实施例中，数控振荡器对输出的调整系数进行溢出运算，并将溢出运算的结果输出至内插滤波器，用于控制内插滤波器输出值的有效性。

在一些实施例中，数控振荡器包括一delta-sigma电路，控制按预定方案输出调整系数值。

在一些实施例中，数控振荡器包括一计数控制电路，控制按预定方案输出所述调整系数值。

在一些实施例中，内插滤波器可以为FIR滤波器、IIR滤波器、CIC滤波器及HBF滤波器等。

本申请的又一方面提供了一种用于通信系统的接收机，它包括上述的数据率转换装置。

本申请的又一方面提供了一种数据率转换装置，用于把第一采样率的第一数字信号转换成采样率接近或等于一预定的第二采样率的第二数字信号。数据率转换装置包括：数控振荡器，根据第一采样率和第二采样率产生调整系数；以及内插滤波器，利用数控振荡器产生的调整系数，对第一数字信号进行内插处理获得所述第二数字信号。当第一采样率和第二采样率的比值为无限循环小数时，数控振荡器根据第一采样率和第二采样率计算获得至少两个调整系数值，并按一预定方案输出所述调整系数值。其中，调整系数值的至少一个大于μ，并且调整系数值的至少一个小于μ。其中，μ＝(L-M)/M，L表示所述第一采样率，M表示所述第二采样率。

本申请的又一方面提供了一种数据率转换装置，用于把第一采样率的第一数字信号转换成采样率接近或等于一预定的第二采样率的第二数字信号。数据率转换装置包括：数控振荡器，根据所述第一采样率和第二采样率产生调整系数；以及内插滤波器，利用数控振荡器产生的调整系数，对第一数字信号进行内插处理获得所述第二数字信号。当第一采样率和第二采样率的比值为无限循环小数时，数控振荡器根据所述第一采样率和第二采样率计算获得至少两个调整系数值，并按一预定方案输出调整系数值，使得数控振荡器输出的调整系数的累加值在μ的累加值两边振荡。其中，μ＝(L-M)/M，L表示所述第一采样率，M表示所述第二采样率。

本申请的又一方面提供了一种数据率转换装置，用于把第一采样率的第一数字信号转换成采样率接近或等于一预定的第二采样率的第二数字信号。数据率转换装置包括：数控振荡器，根据第一采样率和第二采样率产生调整系数；以及内插滤波器，利用数控振荡器产生的调整系数，对第一数字信号进行内插处理获得所述第二数字信号。当第一采样率和第二采样率的比值为无限循环小数时，数控振荡器根据第一采样率和第二采样率计算获得至少两个调整系数值，并按一预定方案输出调整系数值，使得在时间轴上间隔一定距离的相继的点上，数控振荡器输出的调整系数的累加值等于μ的累加值。其中，μ＝(L-M)/M，L表示所述第一采样率，M表示所述第二采样率。

本申请的又一方面提供了一种数据率转换方法，用于把第一采样率的第一数字信号转换成采样率接近或等于一预定的第二采样率的第二数字信号。数据率转换方法包括以下操作：当第一采样率和预定的第二采样率的比值为无限循环小数时，根据第一采样率和第二采样率计算获得至少两个调整系数值，并按一预定方案输出调整系数值；对输出的调整系数进行溢出运算；以及利用输出的调整系数和溢出运算的结果，对第一数字信号进行内插处理，获得第二数字信号，使得在时间轴上长度一定的任意周期内，第二数字信号的采样次数等于第二采样率的采样次数。

在一些实施例中，利用delta-sigma电路控制按预定方案输出调整系数。

在一些实施例中，利用计数控制电路控制按预定方案输出调整系数。

在一些实施例中，利用FIR滤波器，或IIR滤波器，或CIC滤波器，或HBF滤波器等对第一数字信号进行内插处理。

本申请的又一方面提供了一种用于通信系统接收机的信号处理方法，该方法包括上述数据率转换方法。

本申请的又一方面提供了一种数据率转换方法，用于把第一采样率的第一数字信号转换成采样率接近或等于一预定的第二采样率的第二数字信号。数据率转换方法包括以下操作：当第一采样率和预定的第二采样率的比值为无限循环小数时，根据第一采样率和第二采样率计算获得至少两个调整系数值，并按一预定方案输出调整系数值；对输出的调整系数进行溢出运算；以及利用输出的调整系数和溢出运算的结果，对第一数字信号进行内插处理，获得第二数字信号。其中，调整系数值的至少一个大于μ，并且调整系数值的至少一个小于μ。其中，μ＝(L-M)/M，L表示所述第一采样率，M表示所述第二采样率。

本申请的又一方面提供了一种数据率转换方法，用于把第一采样率的第一数字信号转换成采样率接近或等于一预定的第二采样率的第二数字信号。数据率转换方法包括以下操作：当第一采样率和预定的第二采样率的比值为无限循环小数时，根据第一采样率和第二采样率计算获得至少两个调整系数值，并按一预定方案输出调整系数值；对输出的调整系数进行溢出运算；以及利用输出的调整系数和溢出运算的结果，对第一数字信号进行内插处理，获得第二数字信号。其中，输出的调整系数的累加值在μ的累加值两边振荡。其中，μ＝(L-M)/M，L表示所述第一采样率，M表示所述第二采样率。

本申请的又一方面提供了一种数据率转换方法，用于把第一采样率的第一数字信号转换成采样率接近或等于一预定的第二采样率的第二数字信号。数据率转换方法包括以下操作：当第一采样率和预定的第二采样率的比值为无限循环小数时，根据第一采样率和第二采样率计算获得至少两个调整系数值，并按一预定方案输出调整系数值；对输出的调整系数进行溢出运算；以及利用输出的调整系数和溢出运算的结果，对第一数字信号进行内插处理，获得第二数字信号。其中，在时间轴上间隔一定距离的相继的点上，输出的调整系数的累加值等于μ的累加值。其中，μ＝(L-M)/M，L表示所述第一采样率，M表示所述第二采样率。

本申请的又一方面提供了一种数字信号处理装置，其包括：第一数控振荡器，利用第一数字信号的第一采样率和预定的第二采样率产生第一调整系数，并对输出的第一调整系数进行溢出运算。第一内插滤波器，利用输出的第一调整系数和针对输出的第一调整系数的溢出运算的结果，对第一数字信号进行内插处理获得采样率接近或等于第二采样率的第二数字信号。当第一采样率和第二采样率的比值为无限循环小数时，第一数控振荡器根据第一采样率和第二采样率计算获得至少两个第一调整系数值，并按一预定方案输出第一调整系数值，使得在时间轴上长度一定的任意周期内，第二数字信号的采样次数等于第二采样率的采样次数。数字信号处理器，对第二数字信号进行处理。第二数控振荡器，利用第二采样率和预定的第三采样率产生第二调整系数，并对输出的第二调整系数进行溢出运算。以及第二内插滤波器，利用输出的第二调整系数和针对输出的第二调整系数的溢出运算的结果，对经数字信号处理器处理的第二数字信号进行内插处理，获得采样率接近或等于第三采样率的第三数字信号。当第二采样率和第三采样率的比值为无限循环小数时，第二数控振荡器根据第二采样率和第三采样率计算获得至少两个第二调整系数值，并按一预定方案输出第二调整系数值，使得在时间轴上长度一定的任意周期内，第三数字信号的采样次数等于第三采样率的采样次数。

在一些实施例中，第一采样率为第三采样率的整数倍。

在一些实施例中，第一采样率和第三采样率的关系固定。

本申请的又一方面提供了一种用于通信系统的接收机，它包括上述的数字信号处理装置。

本申请的又一方面提供了一种数字信号处理装置，它包括：第一数控振荡器，利用第一数字信号的第一采样率和预定的第二采样率产生第一调整系数，并对输出的第一调整系数进行溢出运算。第一内插滤波器，利用所述输出的第一调整系数和针对输出的第一调整系数的溢出运算的结果，对第一数字信号进行内插处理获得采样率接近或等于第二采样率的第二数字信号。当第一采样率和第二采样率的比值为无限循环小数时，第一数控振荡器根据所述第一采样率和第二采样率计算获得至少两个第一调整系数值，并按一预定方案输出第一调整系数值。其中，第一调整系数值的至少之一大于μ₁，并且第一调整系数值的至少之一小于μ₁。其中，μ₁＝(L-M)/M，L表示第一采样率，M表示第二采样率。数字信号处理器，对第二数字信号进行处理。第二数控振荡器，利用第二采样率和预定的第三采样率产生第二调整系数，并对输出的第二调整系数进行溢出运算。以及第二内插滤波器，利用输出的第二调整系数和针对输出的第二调整系数的溢出运算的结果，对经数字信号处理器处理的第二数字信号进行内插处理，获得采样率接近或等于第三采样率的第三数字信号。当第二采样率和第三采样率的比值为无限循环小数时，第二数控振荡器根据第二采样率和第三采样率计算获得至少两个第二调整系数值，并按一预定方案输出第二调整系数值。其中，第二调整系数值的至少之一大于μ₂，并且所述第二调整系数值的至少之一小于μ₂。其中，μ₂＝(M-N)/N，N表示第三采样率。

本申请的又一方面提供了一种数字信号处理装置，它包括：第一数控振荡器，利用第一数字信号的第一采样率和预定的第二采样率产生第一调整系数，并对输出的第一调整系数进行溢出运算。第一内插滤波器，利用输出的第一调整系数和针对输出的第一调整系数的溢出运算的结果，对第一数字信号进行内插处理获得采样率接近或等于第二采样率的第二数字信号。当第一采样率和第二采样率的比值为无限循环小数时，第一数控振荡器根据第一采样率和第二采样率计算获得至少两个第一调整系数值，并按一预定方案输出第一调整系数值，使得输出的第一调整系数的累加值在μ₁的累加值两边振荡。其中，μ₁＝(L-M)/M，L表示第一采样率，M表示第二采样率。数字信号处理器，对第二数字信号进行处理。第二数控振荡器，利用第二采样率和预定的第三采样率产生第二调整系数，并对输出的第二调整系数进行溢出运算。以及第二内插滤波器，利用输出的第二调整系数和针对输出的第二调整系数的溢出运算的结果，对经所述数字信号处理器处理的第二数字信号进行内插处理，获得采样率接近或等于第三采样率的第三数字信号。当第二采样率和第三采样率的比值为无限循环小数时，第二数控振荡器根据第二采样率和第三采样率计算获得至少两个第二调整系数值，并按一预定方案输出第二调整系数值，使得输出的第二调整系数的累加值在μ₂的累加值两边振荡。其中，μ₂＝(M-N)/N，N表示第三采样率。

本申请的又一方面提供了一种数字信号处理装置，它包括：第一数控振荡器，利用第一数字信号的第一采样率和预定的第二采样率产生第一调整系数，并对输出的第一调整系数进行溢出运算。第一内插滤波器，利用输出的第一调整系数和针对输出的第一调整系数的溢出运算的结果，对第一数字信号进行内插处理获得采样率接近或等于第二采样率的第二数字信号。当第一采样率和第二采样率的比值为无限循环小数时，第一数控振荡器根据第一采样率和第二采样率计算获得至少两个第一调整系数值，并按一预定方案输出第一调整系数值，使得在时间轴上间隔一定距离的相继的点上，输出的第一调整系数的累加值等于μ₁的累加值。其中，μ₁＝(L-M)/M，L表示第一采样率，M表示第二采样率。数字信号处理器，对第二数字信号进行处理。第二数控振荡器，利用第二采样率和预定的第三采样率产生第二调整系数，并对输出的第二调整系数进行溢出运算。以及第二内插滤波器，利用输出的第二调整系数和针对输出的第二调整系数的溢出运算的结果，对经数字信号处理器处理的第二数字信号进行内插处理，获得采样率接近或等于第三采样率的第三数字信号。当第二采样率和第三采样率的比值为无限循环小数时，第二数控振荡器根据第二采样率和第三采样率计算获得至少两个第二调整系数值，并按一预定方案输出所述第二调整系数值，使得在时间轴上间隔一定距离的相继的点上，输出的第二调整系数的累加值等于μ₂的累加值。其中，μ_２＝(M-N)/N，N表示第三采样率。

本申请的又一方面提供了一种数据率转换方法，包括以下操作：接收第一采样率的第一数字信号；当第一采样率和预定的第二采样率的比值为无限循环小数时，根据第一采样率和第二采样率计算获得至少两个第一调整系数值，并按一预定方案输出第一调整系数值；对输出的第一组调整系数进行溢出运算；利用输出的第一调整系数和针对输出的第一调整系数的溢出运算的结果，对第一数字信号进行内插处理，获得第二数字信号，使得在时间轴上一定长度的任意周期内，第二数字信号的采样次数等于第二采样率的采样次数；对第二数字信号进行相关处理；当第二采样率和预定的第三采样率的比值为无限循环小数时，根据第二采样率和第三采样率计算获得至少两个第二调整系数值，并按一预定方案输出第二调整系数值；对输出的第二调整系数进行溢出运算；以及利用输出的第二调整系数和针对输出的第二调整系数的溢出运算的结果，对经过处理的第二数字信号进行内插处理，获得第三数字信号，使得在时间轴上一定长度的任意周期内，第三数字信号的采样次数等于第三采样率的采样次数。

本申请的又一方面提供了一种数据率转换方法，包括以下操作：接收第一采样率的第一数字信号；当第一采样率和预定的第二采样率的比值为无限循环小数时，根据第一采样率和第二采样率计算获得至少两个第一调整系数值，并按一预定方案输出第一调整系数值，其中，第一调整系数值的至少一个大于μ₁，并且第一调整系数值的至少一个小于μ₁，其中，μ₁＝(L-M)/M，L表示第一采样率，M表示第二采样率；对输出的第一调整系数进行溢出运算；利用输出的第一调整系数和针对输出的第一调整系数的溢出运算的结果，对第一数字信号进行内插处理，获得第二数字信号；对第二数字信号进行相关处理；当第二采样率和预定的第三采样率的比值为无限循环小数时，根据第二采样率和所述第三采样率计算获得至少两个第二调整系数值，并按一预定方案输出第二调整系数值，其中，第二调整系数值的至少一个大于μ₂，并且第二调整系数值的至少一个小于μ₂，其中，μ₂＝(M-N)/N，N表示第三采样率；对输出的第二调整系数进行溢出运算；以及利用输出的第二调整系数和针对输出的第二调整系数的溢出运算的结果，对经过处理的第二数字信号进行内插处理，获得第三数字信号。

本申请的又一方面提供了一种数据率转换方法，包括以下操作：接收第一采样率的第一数字信号；当第一采样率和预定的第二采样率的比值为无限循环小数时，根据第一采样率和第二采样率计算获得至少两个第一调整系数值，并按一预定方案输出第一调整系数值，使得输出的第一调整系数的累加值在μ₁的累加值两边振荡，其中，μ₁＝(L-M)/M，L表示第一采样率，M表示第二采样率；对输出的第一调整系数进行溢出运算；利用输出的第一调整系数和针对输出的第一调整系数的溢出运算的结果，对第一数字信号进行内插处理，获得第二数字信号；对第二数字信号进行相关处理；当第二采样率和预定的第三采样率的比值为无限循环小数时，根据第二采样率和第三采样率计算获得至少两个第二调整系数值，并按一预定方案输出第二调整系数值，使得输出的第二调整系数的累加值在μ₂的累加值两边振荡，其中，μ₂＝(M-N)/N，N表示第三采样率；对输出的第二调整系数进行溢出运算；以及利用输出的第二调整系数和针对输出的第二调整系数的溢出运算的结果，对经过处理的第二数字信号进行内插处理，获得第三数字信号。

本申请的又一方面提供了一种数据率转换方法，包括以下操作：接收第一采样率的第一数字信号；当第一采样率和预定的第二采样率的比值为无限循环小数时，根据第一采样率和第二采样率计算获得至少两个第一调整系数值，并按一预定方案输出第一调整系数值，使得在时间轴上间隔一定距离的相继的点上，输出的第一调整系数的累加值等于μ₁的累加值，其中，μ₁＝(L-M)/M，L表示第一采样率，M表示第二采样率；对输出的第一调整系数进行溢出运算；利用输出的第一调整系数和针对输出的第一调整系数的溢出运算的结果，对第一数字信号进行内插处理，获得第二数字信号；对第二数字信号进行相关处理；当第二采样率和预定的第三采样率的比值为无限循环小数时，根据第二采样率和第三采样率计算获得至少两个第二调整系数值，并按一预定方案输出第二调整系数值，使得在时间轴上间隔一定距离的相继的点上，输出的第二调整系数的累加值等于μ₂的累加值，其中，μ₂＝(M-N)/N，N表示第三采样率；对输出的第二调整系数进行溢出运算；以及利用输出的第二调整系数和针对输出的第二调整系数的溢出运算的结果，对经过处理的第二数字信号进行内插处理，获得第三数字信号。

在一定程度上，本申请的方案具有硬件开销小、功耗低、应用范围广、应用灵活等优点。

【附图说明】

以下附图为本申请的一部分，结合以下附图可以更好地理解本申请。以下附图展示了本申请的一些实施例，以帮助技术人员更好地理解本申请的原理。在参考以下具体实施方式后，业界一般技术人员在本申请的启示下可以本申请的范围内得到更多其它实施例，并且理解本申请的其他优势。

图1展示了一现有接收机的模块图。

图2展示了另一现有接收机的模块图。

图3展示了本申请一个实施例的数字信号处理电路的模块图。

图4展示了本申请一个实施例的数控振荡器的模块图。

图5展示了本申请又一实施例的数字信号处理电路的模块图。

图6展示了本申请一个实施例的数据率转换方法。

图7展示了本申请一些实施例中输出调整系数的累加值，μ的累加值，以及现有技术中输出调整系数的累加值。

【具体实施方式】

以下将对本申请的具体实施例进行详细描述，并且这些描述将详细到使业界一般技术人员能够理解本申请。可以理解，除了本申请描述的具体实施例外，还可以在本申请的精神下和范围内通过改变结构、逻辑以及电路以获得其他实施方案，这些实施方案依然在本申请的保护范围之内。在描述以下具体实施例的过程中，为了对这些具体实施例进行清楚的描述，将采用一些特定的术语，然而采这些术语的本意并非限制本申请的保护范围，这些术语的范围应该扩展至任何以大致相同的手段达到大致相同的目的的等效物。比如“连接”一词，不仅包括直接连接，还包括通过其他电路连接。

图1展示了现有的接收机100的功能模块图。接收机100包括模数转换装置101、开关控制装置103、切换开关105、合成滤波器组107、切换开关109、分析滤波器组111、切换开关113、数字信号处理器115以及数模转换装置117。其中，合成滤波器组107包括多个采样频率不同的合成滤波器107a-107n，分析滤波器组111包括多个采样频率不同的分析滤波器111a-111n。

模数转换装置101从天线(图中未示)接收模拟信号121，并将其转换成一定采样率的数字信号123。基于噪声抑制等目的，模数转换装置101可能将来自不同信道的模拟信号121转换成不同采样率的数字信号123，也就是说数字信号123的采样率可以在一合理的范围内变化。

开关控制装置103根据数字信号123的采样率和期望数字信号处理器115处理数字信号123的处理数据率，控制切换开关105、109以及113切换至相应的合成滤波器和分析滤波器。选中的合成滤波器对数字信号123进行上采样，获得数字信号125。而选中的分析滤波器对数字信号125下采样，获得采样率等于预定的处理数据率的数字信号127。接着，数字信号处理器115对数字信号127进行干扰抑制处理或/和解调处理，并将处理获得的数字信号129输出至数模转换装置117。最后，数模转换装置117把数字信号129转换成模拟信号131并输出。

发明人发现该方案存在以下缺点：(1)由于需要对数字信号123进行上采样，在宽带应用中，要求合成滤波器107a-107n和分析滤波器111a-111n的工作频率较高，这样会增加芯片面积和功耗；(2)由于合成滤波器107a-107n和分析滤波器111a-111n的工作参数是固定的，它们的组合有限，限制了接收机100的应用范围。例如，一个通信系统中有n个频道，每个频道的带宽固定为8MHz。为提高性能，模数转换装置101对每个频道的信号的采样率可能会不同，比如在20-22MHz的范围内变化。这样就可能出现下面的情况：对于第一个频道的信号，数字信号123的采样率为20MHz；对于第二个频道的信号，数字信号123的采样率为20.2MHz；对于第三个频道的信号，数字信号123的采样率为20.5MHz等等。这样，合成滤波器107a-107n和分析滤波器111a-111n的组合可能无法把所有频道的信号都采样成预定的处理数据率。或者在设计之初就需要精确地掌握所有采样率，并设置足够多的合成滤波器107a-107n和分析滤波器111a-111n。但这样一方面会增加芯片面积，另一方面使得系统的扩展性较差，可能无法处理新增的频道的信号。

图2展示了现有的另一接收机200的功能模块图。接收机200包括模数转换装置201、开关控制装置203、切换开关205、切换开关207、滤波器组209、数据率转换装置211、数字信号处理器213、数模转换装置215以及锁相环217。其中，滤波器组209包括多个带宽不同的滤波器209a-209n，对输入信号进行滤波处理。

模数转换装置201从天线(图中未示)接收模拟信号221，并将其转换成一定采样率的数字信号223。开关控制装置203根据数字信号223的采样率控制切换开关205和207切换至对应带宽的滤波器。选中的滤波器对数字信号223进行滤波处理，获得数字信号225。接着，数据率转换装置211把数字信号225转换成采样率接近或等于期望数字信号处理器213处理数字信号225的处理数据率的数字信号227。然后，数字信号处理器213对数字信号227进行干扰抑制处理或/和解调处理，获得数字信号229。最后，数模转换装置215把数字信号229转换成模拟信号231并输出。

当数字信号225的采样率和预定的采样率的比值为无限循环小数，即数字信号225的采样率除不尽预定的采样率时，数字信号227的采样率只是接近预定的采样率，而并非等于预定的采样率。因此，数字信号处理器213以等于数字信号227的采样率的处理数据率处理数字信号227，而不是以预定的处理数据率处理数字信号227。这样，为保证性能，需要提高抗混叠滤波器的精度。因此，接收机200包括了多个抗混叠滤波器209a-209n，以对应处理不同采样率的数字信号。另外，数据率转换装置211根据数字信号225的采样率和预定的数据率只产生一个调整系数，该调整系数只是接近μ而不等于μ，而这将会导致数模转换装置215的采样错误。因此，必须设置锁相环217来调整数模转换装置215的时钟信号，以防止采样错误。

发明人发现该方案存在以下缺点：(1)滤波器组209一般只能设置3个滤波器，否则会使芯片面积过大；(2)锁相环217结构复杂，会增加芯片面积和功耗。由于当数字信号223的采样率确定后，控制数据率转换装置211的数控振荡器(图中未示)的调整系数μ就确定了，并且固定不变。这样，一旦数字信号227的采样率无法除尽预定的处理数据率时，也就是说数字信号227的采样率与预定的处理数据率的比值为无限循环小数，那么就必须设置锁相环217为数模转换装置215提供时钟，以保证数模转换装置215不少采样或不多采样。但是锁相环217结构较复杂，会增加芯片面积。

图3展示了本申请一个实施例中接收机数字信号处理电路300的模块图。数字信号处理电路300包括模数转换装置301、滤波器303、内插滤波器305、数控振荡器307、数字信号处理器309以及数模转换装置311。

模数转换装置301从天线(图中未示)接收模拟信号321，并将其转换成一定采样率的数字信号323。滤波器303对数字信号323进行滤波处理，获得数字信号325。在一些实施例中，滤波器303对数字信号323进行抗混叠处理。内插滤波器305对数字信号325进行内插处理，获得数字信号327。其中，内插滤波器305的内插处理由数控振荡器307控制。数字信号处理器309对数字信号327进行干扰抑制或/和解调处理，获得数字信号329。接着，数模转换装置311把数字信号329转换成模拟信号331。

请参图4，本申请一个实施例中数控振荡器307包括调整系数产生电路3071、累加器3073以及延迟装置3075。调整系数产生电路3071根据数字信号323的采样率和期望数字信号处理器309处理数字信号327的处理数据率计算调整系数。当数字信号323的采样率和预定的处理数据率的比值为无限循环小数时，调整系数产生电路3071将计算获得至少两个调整系数的值，并且根据预定的方式输出这些调整系数的值。

累加器3073对调整系数产生电路3071输出的调整系数进行累加，并将累加值与1进行比对，如果累加值大于1则输出溢出指示信号至内插滤波器305并将累加的值减1。这个处理一般被称为溢出运算。内插滤波器305利用调整系数产生电路3071输出的调整系数对数字信号325进行插值运算。当内插滤波器305接收到溢出指示信号时，使当前内插计算获得的数据无效。这样，在时间轴上长度一定的任意周期内，数字信号327的采样次数精确等于预定采样率的采样次数。也就是说，在时间轴上长度为一定数量个时钟周期的任意周期内，数字信号327的采样率精确等于预定的数据率。因此，数字信号处理器309是以预定的处理数据率处理数字信号327，从而降低了系统对抗混叠滤波器的精度要求。因此，在内插滤波器305之前只需要设置一个滤波器，以处理各种采样率的数字信号。另外，数模转换装置311无需锁相环提供时钟信号即可保证准确地采样数字信号329。简言之，接收机300具有以下优点：应用灵活、利于降低芯片面积以及利于降低系统功耗。

当数字信号323的采样率和预定的处理数据率的比值为有限小数或整数时，也就是说，当数字信号323的采样率可以除尽预定的处理数据率时，调整系数产生电路3071可以仅计算获得一个调整系数的值。

在一些实施例中，调整系数产生电路3071可以用delta-sigma电路实现。在一些实施例中，调整系数产生电路3071可以用计数控制电路实现。

图5展示了本申请又一实施例中接收机数字信号处理电路400的模块图。数字信号处理电路400包括模数转换装置401、滤波器403、第一内插滤波器405、第一数控振荡器407、数字信号处理器409、第二内插滤波器411、第二数控振荡器413、信号处理电路415以及数模转换装置417。该实施例采用的是两级数据率转换结构。

模数转换装置401从天线(图中未示)接收模拟信号421，并将其转换成第一采样率的数字信号423。基于噪声抑制等目的，针对不同的信号，第一采样率可以不同。滤波器403对数字信号423进行滤波处理，获得数字信号425。在一些实施例中，滤波器403对数字信号423进行抗混叠处理。内插滤波器405对数字信号425进行内插处理，获得数字信号427。其中，内插滤波器405的内插处理由数控振荡器407控制。数字信号427的采样率接近或等于期望数字信号处理器409处理数字信号427的处理数据率即预定的第二采样率。

数字信号处理器409对数字信号427进行干扰抑制或/和解调处理，获得数字信号429。接着，第二内插滤波器411对数字信号429进行内插处理，获得数字信号431。其中，第二内插滤波器411的内插处理由第二数控振荡器413控制。数字信号431的采样率接近或等于预定的第三采样率。在一些实施例中，第一采样率是第三采样率的整数倍。在一些实施例中，第一采样率和第三采样率的关系固定，即模数转换装置401的采样率和数模转换装置的采样率之间的关系固定，以简化始终信号产生电路。

信号处理电路415对数字信号431进行上采样或/和调制处理，获得数字信号433。然后，数模转换装置417把数字信号433转换成模拟信号435。信号处理电路415的功能不限于上采样和调制，根据具体需要，可以进行其他处理。

在一些实施例中，可以采用FIR滤波器、IIR滤波器、CIC滤波器及HBF滤波器等作为内插滤波器。

图6展示了本申请一个实施例中数据率转换方法500的流程图。方法500包括以下操作：(501)对接收到的模拟信号进行模数转换，获得第一采样率的数字信号；(503)对模数转换获得的数字信号进行抗混叠滤波处理；(505)当第一采样率与预定的第二采样率的比值为无限循环小数时，根据第一采样率和第二采样率计算获得至少两个第一调整系数值，并按一预定的方案输出这些调整系数值；(507)对输出的第一调整系数进行累加，并将累加值与一第一预定值进行比较，若累加值大于该第一预定值则产生并输出第一溢出指示信号，并且将累加值减去该第一预定值；(509)利用输出的第一调整系数和第一溢出指示信号对经抗混叠处理的数字信号进行第一次内插处理，使得在时间轴上一定长度的任意周期内，经第一次内插处理获得的数字信号的采样次数等于第二采样率的采样次数；(511)对经第一次内插处理获得的数字信号进行干扰抑制或/和解调处理；(513)当第二采样率与预定的第三采样率的比值为无限循环小数时，根据第二采样率和第三采样率计算获得至少两个第二调整系数值，并按一预定的方案输出这些调整系数值；(515)对输出的第二调整系数进行累加，并将累加值与一第二预定值进行比较，若累加值大于该第二预定值则产生并输出第二溢出指示信号，并且将累加值减去该第二预定值；(517)利用输出的第二调整系数和第二溢出指示信号对经干扰抑制或/和解调处理的数字信号进行第二次内插处理；(519)对经第二次差值处理获得的数字信号进行上采样或/和调制处理；以及(521)对经上采样或/和调制处理的数字信号进行数模转换，获得模拟信号。

在一个采用数字计数控制来实现调整系数的计算和输出的实施例中，我们定义：

μ＝L/M-1＝B/Q                     方程式(一)

其中，μ为理想调整系数，L为当前采样率，M为目标采样率。

为使获得的实际采样率和目标采样率理想地同步，我们定义：

方程式(二)

其中， $\frac{A}{2^p}<\frac{B}{Q}<\frac{A+1}{2^p},$ K表示一定长度的周期，在该长度的周期内，经数据率转换的数字信号的采样次数等于预定的采样率的采样次数。

如果K＝SQ，有

$\mathrm{SB}=(m+n)\frac{A}{2^p}+n\frac{1}{2^p}$ 方程式(三)

因此，n＝mod(SB2^p，A)， $m=\frac{{\mathrm{SB}2}^p-n}{A}-n.$

设S＝1，即K＝Q。

要求K＝m+n。

因为，A＝floor(B/Q*2^p)，有QA＝B2^p-t以及t＝B2_p-AQ＝n，

所以， $Q=\frac{{B2}^p-n}{A}=m+n.$

例子(1)

当前采样率L＝32kHz×1000＝32MHz

目标采样率M＝32kHz×855＝27.36MHz

设p＝15，有：

B＝1000-855＝145，

Q＝855，

μ＝145/855，

A＝floor(B/Q*2^p)＝5557，

n＝mod(145*2¹⁵，5557)＝125，以及

m＝730。

在操作中，产生两个调整系数值：

μ₁＝A/2^p＝5557/2¹⁵

μ₂＝A+1/2^p＝5558/2¹⁵

其中，累加器对输出的调整系数进行累加，并将累加值与2¹⁵/2¹⁵＝1进行比对判断是否溢出，若溢出则将累加值减去2¹⁵/2¹⁵＝1。

在一些实施例中，可以整数表示调整系数，比如，μ₁＝5557，μ₁＝5558。输出调整系数的累加值则与2¹⁵进行比较。

每输出855次调整系数中，输出730次μ₁，125次μ₂，使得经内插处理获得的数字信号的采样率与数模转换装置的工作频率相匹配。

其中，μ₁＜μ＜μ₂

每输出855次调整系数，就有一次输出调整系数的累加值等于μ的累加值，并且在累加的过程中，输出调整系数的累加值在μ的累加值两边振荡。其中，该输出的调整系数的累加值是不减预定值的累加值，即原始的累加值，而不是经溢出运算获得的累加值。

由上述例子可知，当预定采样率确定后，被进行数据率转换的数字信号的采样率可以在一定的范围内变动。因此，本申请的方案的应用范围非常广泛，应用灵活。例子(2)

L＝32MHz

M＝32kHz×793＝25.376MHz

设p＝15，有：

B＝1000-793＝207，

Q＝793，

A＝floor(B/Q*2^p)＝8553，

n＝mod(145*2¹⁵，8553)＝447，以及

m＝346。

在操作中，产生两个调整系数：

μ₁＝A/2^p＝8553/2¹⁵

μ₂＝A+1/2^p＝8554/2¹⁵

其中，累加器对输出的调整系数进行累加，并将累加值与2¹⁵/2¹⁵＝1进行比对判断是否溢出，若溢出则将累加值减去2¹⁵/2¹⁵＝1。

每输出793次调整系数中，输出346次μ₁，447次μ₂，使得经内插处理获得的数字信号的采样率与数模转换装置的工作频率相匹配。

可以理解的，可以设置两个以上调整系数。

图7展示了本申请一些实施例中输出调整系数累加值、现有技术中输出调整系数累加值以及理想调整系数的累加值。其中，横轴表示时间，纵轴表示累加值。设T0至T1为一个周期。那么在本申请的一个实施例中，自T0至T1，转换数据率获得的数字信号的采样次数等于预定的采样率的采样次数。其中，线601表示μ的累加值。线603表示现有技术中输出的单一调整系数的累加值。线605表示本申请的一个实施例中输出的调整系数的累加值。线607表示本申请的另一实施例中输出的调整系数的累加值。

由于原始采样率和预定采样率的比值中为无限循环小数，因此，现有技术只能输出一个近似于原始采样率和预定采样率的比值的调整系数，其输出的调整系数的累加值与μ的累加值之间的差距随时间增加。因此，必须使用锁相环来调整系统提供给数模转换装置的时钟。

在本申请的一个实施例中，线605在线601的两边振荡，并且在T1，线605和线601相交，也就是说，在T1，输出调整系数的累加值等于μ的累加值。

在本申请的另一实施例中，线607一直处于线601的上方，并且在T1，线607和线601相交，也就是说，在T1，输出调整系数的累加值等于μ的累加值。

在长度等于T0-T1的任意周期内，经数据率转换获得的数字信号的采样次数等于预定采样率的采样次数，因此不需要另设锁相环调整时钟。

可以理解的，在以上实施例中，在时间轴上与T1相隔T0-T1距离的T2(图中未视)，输出调整系数的累加值等于μ的累加值，在时间轴上与T2相隔T0-T1距离的T3(图中未视)，输出调整系数的累加值等于μ的累加值，依此类推。也就是说，在时间轴上间隔一定距离的相继的点上，输出调整系数的累加值等于μ的累加值。

Claims (16)

1.一种数据率转换装置，用于把第一采样率的第一数字信号转换成采样率接近或等于预定的第二采样率的第二数字信号，所述数据率转换装置包括：

数控振荡器，根据所述第一采样率和第二采样率产生调整系数；以及

内插滤波器，利用所述数控振荡器产生的调整系数，对所述第一数字信号进行内插处理获得所述第二数字信号，

其特征在于，当所述第一采样率和第二采样率的比值为无限循环小数时，所述数控振荡器根据所述第一采样率和第二采样率计算获得至少两个调整系数值，并按一预定方案输出所述调整系数值，使得所述数控振荡器输出的调整系数的累加值在μ的累加值两边振荡，或者在时间轴上间隔一定距离的相继的点上，所述数控振荡器输出的调整系数的累加值等于μ的累加值，其中，

μ＝(L-M)/M，

L表示所述第一采样率，M表示所述第二采样率。

2.如权利要求1所述的数据率转换装置，其特征在于，所述数控振荡器还对输出的调整系数进行溢出运算，并将溢出运算的结果输出至所述内插滤波器，用于控制内插滤波器输出值的有效性。

3.如权利要求1所述的数据率转换装置，其特征在于，所述数控振荡器包括一delta-sigma电路，控制按所述预定方案输出所述调整系数值。

4.如权利要求1所述的数据率转换装置，其特征在于，所述数控振荡器包括一计数控制电路，控制按所述预定方案输出所述调整系数值。

5.如权利要求1所述的数据率转换装置，其特征在于，所述内插滤波器为FIR滤波器。

6.一种用于通信系统的接收机，其特征在于，它包括如权利要求1所述的数据率转换装置。

7.一种数据率转换方法，用于把第一采样率的第一数字信号转换成采样率接近或等于一预定的第二采样率的第二数字信号，所述方法包括以下操作：

当所述第一采样率和预定的第二采样率的比值为无限循环小数时，根据所述第一采样率和第二采样率计算获得至少两个调整系数值，并按一预定方案输出所述调整系数值，使得所述输出的调整系数的累加值在μ的累加值两边振荡，其中，

μ＝(L-M)/M，

L表示所述第一采样率，M表示所述第二采样率；

对所述输出的调整系数进行溢出运算；以及

利用所述输出的调整系数和所述溢出运算的结果，对所述第一数字信号进行内插处理，获得所述第二数字信号。

8.一种数据率转换方法，用于把第一采样率的第一数字信号转换成采样率接近或等于一预定的第二采样率的第二数字信号，所述方法包括以下操作：

当所述第一采样率和预定的第二采样率的比值为无限循环小数时，根据所述第一采样率和第二采样率计算获得至少两个调整系数值，并按一预定方案输出所述调整系数值，使得在时间轴上间隔一定距离的相继的点上，所述输出的调整系数的累加值等于μ的累加值，其中，

μ＝(L-M)/M，

L表示所述第一采样率，M表示所述第二采样率；

对所述输出的调整系数进行溢出运算；以及

利用所述输出的调整系数和所述溢出运算的结果，对所述第一数字信号进行内插处理，获得所述第二数字信号。

9.一种数字信号处理装置，包括：

第一数控振荡器，利用第一数字信号的第一采样率和预定的第二采样率产生第一调整系数，并对输出的第一调整系数进行溢出运算；

第一内插滤波器，利用所述输出的第一调整系数和对所述输出的第一调整系数的溢出运算的结果，对所述第一数字信号进行内插处理获得采样率接近或等于所述第二采样率的第二数字信号，

当所述第一采样率和第二采样率的比值为无限循环小数时，所述第一数控振荡器根据所述第一采样率和第二采样率计算获得至少两个第一调整系数值，并按一预定方案输出所述第一调整系数值，使得所述输出的第一调整系数的累加值在μ₁的累加值两边振荡，其中，

μ₁＝(L-M)/M，

L表示第一采样率，M表示第二采样率；

数字信号处理器，对所述第二数字信号进行处理；

第二数控振荡器，利用所述第二采样率和预定的第三采样率产生第二调整系数，并对输出的第二调整系数进行溢出运算；

第二内插滤波器，利用所述输出的第二调整系数和对所述输出的第二调整系数的溢出运算的结果，对经所述数字信号处理器处理的第二数字信号进行内插处理，获得采样率接近或等于所述第三采样率的第三数字信号，

当所述第二采样率和第三采样率的比值为无限循环小数时，所述第二数控振荡器根据所述第二采样率和第三采样率计算获得至少两个第二调整系数值，并按一预定方案输出所述第二调整系数值，使得所述输出的第二调整系数的累加值在μ₂的累加值两边振荡，其中，

μ₂＝(M-N)/N，

N表示第三采样率。

10.如权利要求9所述的数字信号处理装置，其特征在于，所述第一采样率为第三采样率的整数倍。

11.一种数字信号处理装置，包括：

第一数控振荡器，利用第一数字信号的第一采样率和预定的第二采样率产生第一调整系数，并对输出的第一调整系数进行溢出运算；

第一内插滤波器，利用所述输出的第一调整系数和对所述输出的第一调整系数的溢出运算的结果，对所述第一数字信号进行内插处理获得采样率接近或等于所述第二采样率的第二数字信号，

当所述第一采样率和第二采样率的比值为无限循环小数时，所述第一数控振荡器根据所述第一采样率和第二采样率计算获得至少两个第一调整系数值，并按一预定方案输出所述第一调整系数值，使得在时间轴上间隔一定距离的相继的点上，所述输出的第一调整系数的累加值等于μ₁的累加值，其中，

μ₁＝(L-M)/M，

L表示第一采样率，M表示第二采样率；

数字信号处理器，对所述第二数字信号进行处理；

第二数控振荡器，利用所述第二采样率和预定的第三采样率产生第二调整系数，并对输出的第二调整系数进行溢出运算；

第二内插滤波器，利用所述输出的第二调整系数和针对所述输出的第二调整系数的溢出运算的结果，对经所述数字信号处理器处理的第二数字信号进行内插处理，获得采样率接近或等于所述第三采样率的第三数字信号，

当所述第二采样率和第三采样率的比值为无限循环小数时，所述第二数控振荡器根据所述第二采样率和第三采样率计算获得至少两个第二调整系数值，并按一预定方案输出所述第二调整系数值，使得在时间轴上间隔一定距离的相继的点上，所述输出的第二调整系数的累加值等于μ₂的累加值，其中，

μ₂＝(M-N)/N，

N表示第三采样率。

12.如权利要求11所述的数字信号处理装置，其特征在于，所述第一采样率为第三采样率的整数倍。

13.一种数据率转换方法，包括以下操作：

接收第一采样率的第一数字信号；

当所述第一采样率和预定的第二采样率的比值为无限循环小数时，根据所述第一采样率和所述第二采样率计算获得至少两个第一调整系数值，并按一预定方案输出所述第一调整系数值，使得所述输出的第一调整系数的累加值在μ₁的累加值两边振荡，其中，

μ₁＝(L-M)/M，

L表示第一采样率，M表示第二采样率；

对所述输出的第一调整系数进行溢出运算；

利用所述输出的第一调整系数和对所述输出的第一调整系数的溢出运算的结果，对所述第一数字信号进行内插处理，获得第二数字信号；

对第二数字信号进行相关处理；

当所述第二采样率和预定的第三采样率的比值为无限循环小数时，根据所述第二采样率和所述第三采样率计算获得至少两个第二调整系数值，并按一预定方案输出所述第二调整系数值，使得所述输出的第二调整系数的累加值在μ₂的累加值两边振荡，其中，

μ₂＝(M-N)/N，

N表示第三采样率；

对所述输出的第二调整系数进行溢出运算；以及

利用所述输出的第二调整系数和对所述输出的第二调整系数的溢出运算的结果，对所述经过处理的第二数字信号进行内插处理，获得第三数字信号。

14.如权利要求13所述的数据率转换方法，其中，所述第一采样率为所述第三采样率的整数倍。

15.一种数据率转换方法，包括以下操作：

接收第一采样率的第一数字信号；

当所述第一采样率和预定的第二采样率的比值为无限循环小数时，根据所述第一采样率和所述第二采样率计算获得至少两个第一调整系数值，并按一预定方案输出所述第一调整系数值，使得在时间轴上间隔一定距离的相继的点上，所述输出的第一调整系数的累加值等于μ₁的累加值，其中，

μ₁＝(L-M)/M，

L表示第一采样率，M表示第二采样率；

对所述输出的第一调整系数进行溢出运算；

利用所述输出的第一调整系数和对所述输出的第一调整系数的溢出运算的结果，对所述第一数字信号进行内插处理，获得第二数字信号；

对第二数字信号进行相关处理；

当所述第二采样率和预定的第三采样率的比值为无限循环小数时，根据所述第二采样率和所述第三采样率计算获得至少两个第二调整系数值，并按一预定方案输出所述第二调整系数值，使得在时间轴上间隔一定距离的相继的点上，所述输出的第二调整系数的累加值等于μ₂的累加值，其中，

μ₂＝(M-N)/N，

N表示第三采样率；

对所述输出的第二调整系数进行溢出运算；以及

利用所述输出的第二调整系数和对所述输出的第二调整系数的溢出运算的结果，对所述经过处理的第二数字信号进行内插处理，获得第三数字信号。

16.如权利要求15所述的数据率转换方法，其特征在于，所述第一采样率和第三采样率之间的关系固定。

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