CN102404052B - 采用复数滤波器的wcdma光纤直放站三选频带分集系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种WCDMA光纤直放站三选频带分集系统，包括复数滤波器，其由系数处理装置和数据处理装置组成，系数处理装置包括：三个系数存储装置、系数选择控制装置和系数加法装置，数据处理装置包括：复数乘法器和累加器；三个系数存储装置分别存储三个载波频响处的滤波器系数，系数选择控制装置选择相应滤波器频响所对应的滤波器系数，把系数送给系数加法装置将三种系数相加，并将相加结果送给复数乘法器和累加器进行数据运算，其运算结果为复数滤波器的整个输出。采用本发明的技术方案，可以实现分集功能，使用1.25G光纤传输，具有节省资源，简化系统，降低成本的特点。
Description
技术领域
本发明涉及WCDMA数字光纤直放站通信技术的数字信号处理领域，尤其涉及一种采用复数滤波器的WCDMA光纤直放站三选频带分集系统。
背景技术
在WCDMA的宽带系统中，采用实数滤波器实现选频功能，即，先通过数字下变频将相应的载波信号频率搬移到零频，然后通过低通滤波器进行滤波，最后再由数字上变频搬回到原先的载波频率；现有的实数滤波器根本无法实现分集传输功能，若要实现分集功能则必须使用2.5G光纤，从而增加了整个系统制造成本。
发明内容
本发明的目的提供一种WCDMA光纤直放站三选频带分集系统，可以实现分集功能，使用1.25G光纤传输，具有节省资源，简化系统，降低制造成本的特点。
为达成上述目的，本发明采用技术方案如下：
一种WCDMA光纤直放站三选频带分集系统，包括复数滤波器，复数滤波器由系数处理装置和数据处理装置组成，系数处理装置包括：三个系数存储装置、系数选择控制装置和系数加法装置，数据处理装置包括：复数乘法器和累加器；其中，三个系数存储装置分别存储三个载波频响处的滤波器系数，系数选择控制装置选择相应滤波器频响所对应的滤波器系数，把系数送给所述系数加法装置将三种系数相加，并将相加结果送给复数乘法器和累加器进行数据运算，其运算结果为复数滤波器的整个输出。
复数乘法器实现复数数据与复数系数相乘，最后通过累加器进行累加。
数据处理装置还包括：数据移位装置，实现待滤波数据的移位运算。
数据移位装置移位长度根据复数滤波器的阶数确定。
复数滤波器系数为64阶。
所述复数滤波器采用8个8复用的复数乘法器。
复数滤波器复数次数是根据WCDMA三选频系统的工作时钟确定。
WCDMA直放站系统是15M带宽的三选频系统。
采用1.25G光纤进行传输。
复数滤波器每隔8个时钟周期读取实部数据或虚部数据值，并对其清零，然后对所读取的滤波器输出值进行截位处理作为最终的复数滤波器的整个输出。
本发明的有益效果：本发明采用的复数滤波器经过抽取后不需经过数字下变频进行频率搬移，直接通过复数滤波器进行多载波滤波选取所需的载波，实现选频功能；在WCDMA系统三选频光纤直放站中采用1.25G光纤进行传输时，可以实现分集功能，节省资源，简化系统，降低整个系统制造成本。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的复数滤波器的系数处理装置结构框图；
图2为本发明的复数滤波器的数据处理装置结构框图；
图3为本发明的复数滤波器整体模型；
图4为本发明的复数滤波器子系统内部电路图；
图5为本发明的复数滤波器的系数处理装置内部电路图；
图6为本发明的实数或虚数加法装置内部电路图；
图7为本发明的实数或虚数处理装置内部电路图。
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，系数处理装置包括：三块复数滤波器系数存储装置，系数选择控制装置及系数加法装置，系数选择控制装置分别与三个系数存储装置电性连接，三个系数存储装置分别与系数加法装置电性连接。本发明WCDMA直放站系统是15M带宽的三选频系统，三载波的频率响应分别在-5Mhz，0Mhz，5Mhz三处，原形滤波器选中心频率在0Mhz，通带1.92Mhz，截止频率2.5Mhz，-5Mhz中心处的滤波器系数由原形滤波器搬移-5Mhz得到，5Mhz中心处的滤波器系数由原形滤波器搬移5Mhz得到，这三组滤波器的系数均在MATLAB(矩阵实验室)中实现得到，分别存储在三块ROM中，最后三组系数进行相加作为复数滤波器的系数。系数选择控制装置选择所需滤波器所对应的系数，把系数送给系数加法装置，将三种系数相加，完成滤波器系数的处理，并将结果送给数据处理装置进行数据运算。
如图2所示，数据处理装置包括：复数乘法器、数据移位装置及累加器；复数乘法器实现复数数据与复数系数的相乘功能，最后通过累加器进行累加；数据移位装置实现待滤波数据的移位功能，该数据移位装置移位长度根据复数滤波器的阶数而定。复数滤波器复数次数是根据整个系统的工作时钟确定，本发明WCDMA三选频系统工作时钟是122.88Mhz，数据速率是15.36Mhz，复数滤波器系数为64阶，因此在这数据移位长度为64，复数乘法器复用采用8复用，本复数滤波器系统使用了8个8复用的复数乘法器；每个复数乘法器的输出送给累加器，最后再总累加就是复数滤波器的整个输出。
复数滤波器的具体实现是基于赛灵思(xilinx)FPGA平台(spartan6xc6slx75t)实现的，在xilinx dsp开发工具system generator中完成系统开发，具体系统框图如图3所示，在图3中，主要包括以下几个部件：其中i_path和q_path分别为I路和Q路数据，作为复数滤波器的输入。chn_center、chn_right和chn_left为复数滤波器响应使能信号，低电平有效。Subsystem1，Subsystem2，Subsystem3，Subsystem4，Subsystem5，Subsystem6，Subsystem7和Subsystem8这8个装置具有相同的内部结构，如图4所示，主要包括数据移位及复数乘法器装置，分别完成数据的移位和复数乘法运算。Re_add和Im_add为加法装置，其内部结构也相同，如图6所示。Re_add用于累加8个复数乘法器的实部数据，而Im_add则用于累加8个复数乘法器的虚部数据。由于本复数滤波器为8倍复用，每个复数乘法器的输出送给累加器，最后再总累加便是复数滤波器的整个输出。因此每8个时钟周期须对总累加输出清零，Add_control装置即用于完成此功能。Re装置完成对Re_add输出的数据进行累加，并在Add_control装置的控制下输出最终的实部数据(即I_path)。与Re装置类似，Im装置则输出最终的虚部数据(Q_path)。
基于system generator的复数滤波器工作流程如下：
(1)在复数滤波器响应使能信号的控制下，选择相应滤波器频响所对应的滤波器系数；
(2)输入数据经数据移位寄存器移位与滤波器系数一起送入复数乘法器进行复数乘法运算；
(3)在Add_control装置的控制下，分别对复数乘法运算后的实部数据和虚部数据进行累加并输出。
图4为各复数滤波器子系统Subsystem内部电路图，主要包括系数处理装置(Re_coff_sel及Im_coff_sel，其内部电路图相同，如图5所示)、数据移位装置(Addressable Shift Register1)和复数乘法器(ComplexMultiplier)。具体工作流程为：在chn_center、chn_right和chn_left的控制下，系数处理装置输出相应的滤波器响应系数，送入复数乘法器的br与bi口；相应地，经数据移位寄存器，I路数据与Q路数据分别连接复数乘法器的ar与ai口，再经复数乘法器运算后，得到相应的实部数据(pr)和虚部数据(pi)。
图5为系数处理装置的内部电路图，主要包括三个ROM，三个寄存器，三个加法器。工作流程如下：首先将滤波器系数存放于三个ROM中(对应三种滤波器响应)，然后在counter(图中in1口)的控制下循环读出，并在滤波器响应使能信号的控制下选择所需滤波器所对应的系数，并将三种系数相加，完成滤波器系数的处理。
图6为实数或虚数加法装置，即Re_add(Im_add)的内部电路图，包括7个加法器，完成经复数乘法器后的实部数据(虚部数据)的累加。
图7为实数或虚数处理装置，即Re(Im)装置的内部电路图，其工作流程为：在Add_control装置的控制下(in2)，每隔8个时钟周期读取实部数据或虚部数据值(Register1)，并对其清零(Register)，然后对所读取的滤波器输出值进行截位处理作为最终的输出(out2)。
本发明采用的复数滤波器经过抽取后不需经过数字下变频进行频率搬移，直接通过复数滤波器进行多载波滤波选取所需的载波，实现选频功能；在WCDMA系统三选频光纤直放站中采用1.25G光纤进行传输时，可以实现分集功能，节省资源，简化系统，降低整个系统制造成本。
Claims (9)
1.一种WCDMA光纤直放站三选频带分集系统，其特征在于，包括复数滤波器，所述复数滤波器由系数处理装置和数据处理装置组成，所述系数处理装置包括：三个系数存储装置、系数选择控制装置和系数加法装置，数据处理装置包括：复数乘法器和累加器；其中，所述三个系数存储装置分别存储三个载波频响处的滤波器系数，所述系数选择控制装置选择相应滤波器频响所对应的滤波器系数，把所述系数送给所述系数加法装置将三种系数相加，并将相加结果送给所述复数乘法器，所述复数乘法器实现复数数据与复数系数相乘，并将相乘结果发送给所述累加器，所述累加器累加所述相乘结果，并输出累加结果。
2.根据权利要求1所述的一种WCDMA光纤直放站三选频带分集系统，其特征在于，所述数据处理装置还包括：数据移位装置，实现待滤波数据的移位运算。
3.根据权利要求2所述的一种WCDMA光纤直放站三选频带分集系统，其特征在于，所述数据移位装置移位长度根据复数滤波器的阶数确定。
4.根据权利要求1所述的一种WCDMA光纤直放站三选频带分集系统，其特征在于，所述复数滤波器系数为64阶。
5.根据权利要求4所述的一种WCDMA光纤直放站三选频带分集系统，其特征在于，所述复数滤波器采用8个8复用的复数乘法器。
6.根据权利要求5所述的一种WCDMA光纤直放站三选频带分集系统，其特征在于，所述复数滤波器复数次数是根据WCDMA三选频系统的工作时钟确定。
7.根据权利要求1所述的一种WCDMA光纤直放站三选频带分集系统，其特征在于，所述WCDMA光纤直放站三选频带分集系统是15M带宽的三选频系统。
8.根据权利要求1所述的一种WCDMA光纤直放站三选频带分集系统，其特征在于，采用1.25G光纤进行传输。
9.根据权利要求1至8之一所述的一种WCDMA光纤直放站三选频带分集系统，其特征在于，所述复数滤波器每隔8个时钟周期读取实部数据或虚部数据值，并对其清零，然后对所读取的滤波器输出值进行截位处理作为最终的复数滤波器的整个输出。
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