CN102201824B - 一种联合数字下变频和频偏校正电路的实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种联合数字下变频和频偏校正电路，由希尔伯特变换模块、频率累加模块、D触发器、Sin&Cos查表模块以及频率搬移模块构成。本发明中还涉及一种联合数字下变频和频偏校正的电路的实现方法，包含以下步骤：(1)接收信号进入解调器的DDC和FOC联合校正模块后，数字中频信号进入希尔伯特变换模块，将一路实数信号变为两路的IQ复数信号；(2)频偏估计模块反馈回的频偏估计结果进入频率累加模块，和预设的中频频率进行频偏累加，累加后得到的频率之和进入Sin&Cos查表模块；(3)使用输入的频率和进行运算得到查表的地址，以此地址进行查表分别得到当前频率和对应的Sin和Cos结果；(4)IQ两路信号和Sin&Cos查表模块输出的Sin&Cos结果都进入频率搬移模块，IQ复数信号和Sin&Cos结果进行复数相乘，最终得到数字下变频和频偏校正处理之后的信号。通过本发明能解决通信过程中解调器中数字下变频和频偏校正处理时，多次频率搬移而引起的资源使用较高的问题，同时减少在其运算过程中的资源浪费。

Description

一种联合数字下变频和频偏校正电路的实现方法
技术领域
本发明涉及数字通信领域中变频及频偏校正实现方式，尤其涉及一种联合数字下变频和频偏校正的电路及其实现方法。 
背景技术
CMMB(China Mobile Multimedia Broadcasting)是中国国家广电总局2006年10月颁布的中国移动多媒体广播行业标准，该标准于2006年11月1日起正式实施。它是一种基于多载波OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)技术的无线广播系统，采用先进的信道纠错编码和多载波OFDM调制技术，提高了抗干扰能力和对移动性的支持性，同时采用时隙发射方式来降低终端的功耗。依据CMMB网络覆盖的设想，CMMB信号由S波段(S波段是指频率范围在1.55～3.4GHz的电磁波)卫星覆盖网络和U波段(频率范围在470～798MHz的电磁波)地面覆盖网络实现信号覆盖。S波段卫星网络广播信道用于直接接收，Ku波段(一般在11.7～12.2GHz之间)上行，S波段下行；分发信道用于地面增补转发接收，Ku波段上行，Ku波段下行，由地面增补网络转发器转为S波段发送到CMMB终端。为实现城市人口密集区域移动多媒体广播电视信号的有效覆盖，采用U波段地面无线发射构建城市U波段地面覆盖网络。 
空中传输的射频信号到达接收端后，需先转变为基带信号，再进行后续的信号处理。二次变频处理是常用的下变频方式之一，接收端的Tuner(调谐器)将模拟射频信号变为模拟中频信号，然后进行AD(模数转换)采样后进入数字信号处理阶段，系统将数字中频信号再次进行下变频，成为基带IQ信号(I为同相位，Q为90度相位，即纵相位)。 
另外，到达接收端的信号，由于传输过程中的Doppler(多普勒)频移以及本地载波频率的频移，接收信号会附带频偏，需要在接收机内进行校正。 
发明内容
本发明目的为了解决通信过程中解调器中数字下变频和频偏校正处理时，多次频率搬移而引起的资源使用较高的问题，同时减少了在其运算过程中的资源浪费。 
本发明提供一种联合数字下变频和频偏校正电路，由希尔伯特变换模块、频率累加模块、D触发器、Sin&Cos查表模块以及频率搬移模块构成。 
希尔伯特变化模块，用于将一路实数信号变为两路的IQ复数信号； 
频率累加模块，用于对反馈回来的频偏估计结果和预设的中频频率进行频偏累加； 
D触发器，用于预先设置频率累加器的初值； 
Sin&Cos查表模块，用于查表分别得到当前频率和对应的Sin和Cos值； 
频率搬移模块，对IQ复数信号和Sin&Cos结果进行复数相乘，得到数字下变频和频偏校正处理之后的信号。 
在本发明中还涉及一种联合数字下变频和频偏校正的电路的实现方法，包含以下步骤： 
(1)接收信号进入解调器的DDC(Digital Down Conversion)和FOC(Frequency Offset Calibration)联合校正模块后，数字中频信号进入希尔伯特变换模块，将一路实数信号变为两路的IQ复数信号； 
(2)快速傅立叶变换FFT之后的频偏估计模块反馈回来的频偏估计结 果进入频率累加模块，和预设的中频频率进行频偏累加，累加后得到的频率之和进入Sin&Cos查表模块； 
(3)使用输入的频率和进行运算得到查表的地址，以此地址进行查表分别得到当前频率和对应的Sin和Cos结果； 
(4)希尔伯特变换模块输出的IQ两路信号和Sin&Cos查表模块输出的Sin&Cos结果都进入频率搬移模块，IQ复数信号和Sin&Cos结果进行复数相乘，最终得到数字下变频和频偏校正处理之后的信号。 
在上述发明内容中，接收机的中频频率作为频率累加器的初值可以预先设置在D触发器中，它和反馈的频偏估计结果进行累加。 
通过上述本发明提供的一种联合数字下变频和频偏校正的电路及其实现方法，可以解决通信过程中数字下变频和频偏校正处理时，多次频率搬移而引起的资源使用较高的问题，同时能够有效减少在其运算过程中的资源浪费的问题。 
附图说明
图1基于二次变频的CMMB接收机的结构图 
图2基于联合数字下变频和频偏校正的CMMB调解器的结构图 
图3一种联合数字下变频和频偏校正电路图 
图4一种联合数字下变频和频偏校正电路的流程图 
具体实施方式
以下结合各附图，对上述发明内容进行详细的描述。 
当通过无线方式传输的射频信号到达接收端后，需要经过一系列信号处理装置，如图1中所示。首先射频信号经过接收天线进入接收机，进入调谐器Tuner模块100进行下变频处理，在二次混频结构的接收机中，调谐器Tuner输出模拟中频信号①，在本实施例中，以Tuner输出36MHz的 模拟中频信号为例，然后进入模数转换AD模块200进行采样，AD的采样频率为30MHz，模数AD模块输出的数字中频信号②进入解调器300进行信道解调，得到原始发送数据流后，进入解码器400进行信源解码，恢复出相应的音视频节目。 
在CMMB接收机中，经过模数转换AD采样的数字中频信号进入解调器后，如图2调制解调器的结构图所示。首先通过自动增益补偿AGC模块310估计当前接收信号的功率，并根据系统要求的信号功率参考值计算功率差，并将该误差反馈到Tuner中进行信号功率自动调整。同时接收信号进入DDC和FOC联合校正模块320，中频信号进行频谱搬移，变为基带IQ信号，同时将信号上附带的频率偏移校正。经过频偏校正的数字基带IQ信号进入重采样模块330，将30MHz采样率的信号恢复出接收信号的数据率。重采样模块的输出进入快速傅立叶变换FFT模块340，进行快速傅立叶变换，将时域信号变换到频域。FFT模块输出的频域数据分别进入频偏估计模块350和信道估计模块360，频偏估计模块350在频域估计出信号上附带的频率偏移，并将估计结果反馈到DDC和FOC联合校正模块320。信道估计模块360估计信道相应，消除信号中叠加的乘性信道干扰。最后信道估计模块的输出进入信道解码模块370进行CMMB标准中规定的信道解码处理，得到发射端原始的发送码流。 
信号进入DDC和FOC联合校正模块320后，如图3中所示。数字中频信号进入希尔伯特变换模块321，将一路实数信号变为两路的IQ复数信号。FFT之后的频偏估计模块反馈回来的频偏估计结果进入频率累加模块322，和预设的中频频率进行频偏累加，接收机的中频频率作为频率累加器的初值可以预先设置在D触发器中，它和反馈的频偏估计结果进行累加。频率累加后得到的频率和进入Sin&Cos查表模块323，首先使用输入的频率和进 行运算得到查表的地址，然后以此地址进行查表分别得到当前频率和对应的Sin和Cos结果。最后321模块输出的IQ两路信号和323模块输出的Sin&Cos结果都进入频率搬移模块324，IQ复数信号和Sin&Cos结果进行复数相乘，最终得到数字下变频和频偏校正处理之后的信号。 
在频率累加模块322中，预先输入的中频频率作为累加器的初值，实时输入的频偏估计结果作为累加器的瞬时值，其累加结果既包含中频所需要的频率搬移量，又包含了频偏校正所需要的频率搬移量，所以通过该发明可以同时完成下变频和频偏校正处理。在本实施例中，使用的中频为36MHz，AD采样率为30MHz，所以AD采样后的数字中频信号的频率为：36-30＝6MHz。得到的数字中频频率即作为频率累加器的初值。结合频偏估计模块反馈的实时频偏估计结果，即可得到接收信号需要的频谱搬移结果。其计算公式如下： 
Freqall＝Freqall+Freqfoe    Freq＝Freqall+6000000 
Freqall是频偏的累加结果，Freq是频偏和当前数字中频频率的累加结果。 
图4是本发明所提出的一种联合数字下变频和频偏校正电路的流程图，依照该流程及上述实施电路的工作原理，可以实现发明提出来的联合数字下变频和频偏校正方法。 
本发明根据频率搬移的原理，进行数字下变频和频偏校正两个频率搬移的合并，且只需要一组Sin表和Cos表即可，相比传统方法分别处理数字下变频和频偏校正，可以减少一组Sin表和Cos表，另外减少一组复数乘法逻辑，相比传统的方法降低了资源使用。 

Claims (1)

1.一种联合数字下变频和频偏校正电路的实现方法，其特征在于，包含以下实现步骤：
(1)接收信号进入解调器的DDC(数字下变频)和FOC(频偏校正)联合校正模块后，数字中频信号进入希尔伯特变换模块，将一路实数信号变为两路的IQ复数信号；
(2)快速傅立叶变换FFT之后的频偏估计模块反馈回来的频偏估计结果进入频率累加模块，和预设的中频频率进行频偏累加，累加后得到的频率之和进入Sin&Cos查表模块；
(3)使用输入的频率和进行运算得到查表的地址，以此地址进行查表分别得到当前频率和对应的Sin和Cos结果；
(4)希尔伯特变换模块输出的IQ两路信号和Sin&Cos查表模块输出的Sin&Cos结果都进入频率搬移模块，IQ复数信号和Sin&Cos结果进行复数相乘，最终得到数字下变频和频偏校正处理之后的信号。
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