CN102571653B - 通信信号处理方法和通信接收机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通信信号处理方法和装置。该方法包括：对待处理的射频模拟信号的邻频带干扰进行模拟滤波；将模拟滤波后的信号下变频到中频，得到中频信号；将所述中频信号转换为数字信号；对所述数字信号进行数字滤波，得到单边带信号或得到单边带信号和载频信息；将数字滤波后的信号下变频到基带；将下变频操作导致原始基带信号的正负频率成分拼接形成的信号进行滤波得到原始基带信号。本发明通信信号处理方法和装置可以提高通信系统邻频共存时的通信质量。

Description

通信信号处理方法和通信接收机

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其是涉及一种通信信号处理方法和通信接收机。

背景技术

无线通信系统在全球得到高速发展，与此同时伴随着无线频谱资源日益紧张。各个国家和地区在国际电联的统一协调下，都有的频谱划分和应用。为了保证各种应用的正常开展，就不得不在各应用所占用的频带之间划分出保护隔离带，这些保护隔离带不承载任何有用的信息，本质上是浪费的。隔离带的宽窄，不仅取决于使用此频带的应用的特性，也受制于当前射频滤波器的性能水平。以现在流行的LTE通信系统来说，假如FDD的10Mhz的频段与TDD的10Mhz的频段相邻，在共址共站的要求下，将设立10Mhz左右的隔离带。这10Mhz的隔离带资源将足以运行一张TDD网络了。因此，如何利用这些被浪费的隔离带资源是一件非常有意义的事情。对于此问题的解决，抽象出来就是解决邻频共存的问题。通常采用的方法就是在射频段采用滤波器来滤除带外干扰，这一方法受制于滤波器的性能，一般滤波器的矩形系数都不会做得很高，所以必须留有隔离带来抵消带外抑制缓慢降低的效果。另一方面，2G、3G、4G等通信系统都采用的是双边带调制，而双边带调制中信息是有冗余的，利用这冗余的频段来对抗邻频干扰其实是非常有用的，而射频段采用滤波器没办法达到理想的滤出单边带信号的效果，而只能在数字领域才能做到。那么依据单边带调制技术的理论，站在数模转换、数字信号处理等技术当前水平的基础上，研究解决邻频共存干扰的手段将是非常有意义和值得探索的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种通信信号处理方法和装置，以提高通信系统邻频共存时的通信质量。

为解决以上技术问题，本发明提供了一种通信信号处理方法，该方法包括：

对待处理的射频模拟信号的邻频带干扰进行模拟滤波；

将模拟滤波后的信号下变频到中频，得到中频信号；

将所述中频信号转换为数字信号；

对所述数字信号进行数字滤波，得到单边带信号或得到单边带信号和载频信息；

将数字滤波后的信号下变频到基带；

将下变频操作导致原始基带信号的正负频率成分拼接形成的信号进行滤波得到原始基带信号。

进一步地，若邻频带干扰位于所述射频模拟信号的高频区，则模拟滤波时滤波器的高端截止频率大于或等于所述射频模拟信号的载频，且小于所述射频模拟信号频带的高端频率，滤波器的低端截止频率小于所述射频模拟信号频带的低端频率；若邻频带干扰位于所述射频模拟信号的低频区，则模拟滤波时滤波器的低端截止频率小于或等于所述射频模拟信号的载频，且大于所述射频模拟信号频带的低端频率，滤波器的高端频率大于所述射频模拟信号的高端频率。

进一步地，所述中频信号的载频大于或等于所述射频模拟信号带宽的一半。

进一步地，下变频到基带时所采用的本振信号的数字频率对应的模拟频率与下变频到中频时制定的中频频率相同。

为解决以上技术问题，本发明还提供了一种通信接收机，该通信接收机包括：

模拟滤波器，用于对待处理的射频模拟信号的邻频带干扰进行模拟滤波；

模拟变频器，用于将模拟滤波后的信号下变频到中频，得到中频信号；

模数转换器，用于将所述中频信号转换为数字信号；

数字滤波器，用于对所述数字信号进行数字滤波，得到单边带信号或得到单边带信号和载频信息；

数字变频器，用于将数字滤波后的信号下变频到基带；

低通滤波器，用于将下变频操作导致原始基带信号的正负频率成分拼接形成的信号进行滤波得到原始基带信号。

进一步地，若邻频带干扰位于所述射频模拟信号的高频区，则模拟滤波时滤波器的高端截止频率大于或等于所述射频模拟信号的载频，且小于所述射频模拟信号的频带的高端频率，滤波器的低端截止频率小于所述射频模拟信号的频带的低端频率；若邻频带干扰位于所述射频模拟信号的低频区，则模拟滤波时滤波器的低端截止频率小于或等于所述射频模拟信号的载频，且大于所述射频模拟信号频带的低端频率，滤波器的高端频率大于所述射频模拟信号频带的高端频率。

进一步地，所述中频信号的载频大于或等于所述射频模拟信号的带宽的一半。

进一步地，数字变频器所采用的本振信号的数字频率对应的模拟频率与模拟变频器制定的中频模拟频率相同。

本发明通信信号处理方法和装置先对射频信号进行模拟滤波，滤除部分邻频带干扰，下变频到中频后，对邻频带干扰进行数字中频滤波达到邻频带干扰滤除，并在基带将正负频率成分拼接合成原始基带信号，从而提高无线通信系统邻频共存时的通信质量，达到节省频谱资源的目的。

附图说明

图1是本发明通信信号处理方法的示意图；

图2是本发明通信信号处理方法的又一示意图；

图3是两个射频模拟信号间存在邻频带干扰的示意图；

图4是对射频模拟信号存在共存干扰的邻频带进行模拟滤波的示意图；

图5是将模拟滤波后的信号下变频到中频的示意图；

图6是对存在共存干扰的邻频带进行数字滤波的示意图；

图7是将数字滤波后的信号下变频到基带并得到原始基带信号的示意图；

图8是本发明通信接收机的示意图。

具体实施方式

本发明通信信号处理方法和装置的主要思想是对射频信号进行模拟滤波，滤除部分邻频带干扰，下变频到中频后，对邻频带干扰进行数字中频滤波达到邻频带干扰滤除，并在基带将正负频率成分拼接合成原始基带信号，从而提高无线通信系统邻频共存时的通信质量，达到节省频谱资源的目的。

如图1和图2所示，本发明通信信号的处理方法包括以下步骤：

步骤101：对待处理射频模拟信号的邻频带干扰进行模拟滤波；

对于两个相邻共存的无线通信系统，它们采用的通信信号分别表示为S1(t)、S2(t)，它们是两个通信系统的原始基带信号分别通过调制将频谱从基带搬移到载频后的射频信号。其采用的是双边带调制，其载频两边的频率分量即为原始基带信号的正负频率成分，携带有相同的信息。S1(t)的载频为fc1，带宽B1为20MHz；S2(t)的载频为fc2，带宽B2为20MHz。假如它们的频段紧邻，中间没有间隔，则fc2＝fc1+20MHz。那么由于频谱的带外泄露，彼此将有能量进入对方的频带内，构成两个邻频带彼此之间的共存干扰，如图3所示。本发明重在解决信号S1(t)、S2(t)之间的邻频共存干扰。

下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下结合图3至图7对图1和图2中的各步骤进行说明，以下以信号S1(t)为例进行说明。

进行模拟滤波的目的在于滤除部分邻频带干扰，相应地，若邻频带干扰位于所述射频模拟信号的高频区，则模拟滤波时滤波器的高端截止频率大于或等于所述射频模拟信号的载频，且小于所述射频模拟信号频带的高端频率，滤波器的低端截止频率小于所述射频模拟信号频带的低端频率；若邻频带干扰位于所述射频模拟信号的低频区，则模拟滤波时滤波器的低端截止频率小于或等于所述射频模拟信号的载频，且大于所述射频模拟信号频带的低端频率，滤波器的高端频率大于所述射频模拟信号频带的高端频率。

对于S1(t)信号所属的通信系统的接收机，采用高端截止频率大于或等于fc1，且小于fc1+(1/2)B1(即信号S1的高端频率)，低端截止频率小于fc1-(1/2)B1(即信号S1的低端频率)的射频带通滤波器filter1滤得Ss1(t)；对于S2(t)信号所属的通信系统的接收机，采用低端截止频率小于或等于fc2，且大于fc2-(1/2)B2(即信号S2的低端频率)，高端截止频率大于fc2+(1/2)B2(即信号S2的高端频率)的射频带通滤波器filter2滤得Ss2(t)。如图4所示，图中只画出Ss1(t)的频谱图，Ss2(t)的同理。

本文中未特别说明的频率指模拟频率。

步骤102：将模拟滤波后的信号下变频到中频，得到中频信号；

通信接收机根据所采用的ADC(模数转换器)器件的性能(如带宽、最大采样率等指标)，制定一中频频率IF，IF＞＝1/2(S1的带宽B1)。接收机1将Ss1(t)下变频到中频IF，得到中频信号Sf1(t)。其频谱变换如图5所示，图中只画出Sf1(t)的频谱图，Sf2(t)的同理。

步骤103：将所述中频信号转换为数字信号；

如图6所示，对Sf1(t)或Sf2(t)进行采样，采样频率FS需要满足那奎斯特采样定理，则得到Sf1(t)和Sf2(t)的数字信号Sf1(n)和Sf2(n)。

进一步的，通常在进行变频操作以后，AD采样以前，会对信号进行一次滤波，可以是带通滤波，也可以是为了AD采样而做的抗混叠低通滤波等。这些操作在通信电路里面是公知常识，并不是本发明的核心思想，所以没有详述及指定。

步骤104：对所述数字信号进行数字滤波，得到单边带信号或得到单边带信号和载频信息；

如图6所示，对Sf1(n)或Sf2(n)进行数字滤波，分别采用数字滤波器F1(n)和F2(n)。对Sf1(n)来讲，将IF以上的频谱分量全部滤除(根据通信系统的特定情况，如果不需要载频信息，则IF所对应的频率分量，即载频，也可以滤除。这视情况而定)，IF以下的频谱分量全部保留；对Sf2(n)来讲，将IF以下的频谱分量全部滤除(根据通信系统的特定情况，如果不需要载频信息，则IF所对应的频率分量，即载频，也可以滤除。这视情况而定)，IF以上的频谱分量全部保留；之后得到信号S1half(n)和S2half(n)。

步骤105：将数字滤波后的信号下变频到基带；

如图7所示，对S1half(n)或S2half(n)进行数字下变频到基带得到基带信号，其下变频的本振信号为IF(n)，频率为IF(即对应的数字频率为(IF/FS)*2π)，即下变频到基带时所采用的本振信号的数字频率对应的模拟频率与下变频到中频时制定的中频模拟频率相同。

步骤106：将下变频操作导致原始基带信号的正负频率成分拼接形成的信号进行低通滤波得到原始基带信号。

将所述发送端发射的原始基带信号的正负频率成分通过下变频拼接后再经过低通滤波器滤波就得到双边带信号SB1(n)，这里低通滤波器的截止频率要大于或等于(1/2)B1。以得到SB1(n)为例，其频谱变换如图7所示。此时SB1(n)或SB2(n)即是不含有邻频干扰的、携带完整信息的原始发送基带信号。

SB1(n)和SB2(n)即可进入后续的解调等通用信号处理过程了。

进一步的，需要注意，此时原始发送基带信号的直流分量，由于正负频率成分叠加的原因，其值增加一倍。这可以在数字滤波阶段将其校正，也可以在后续信号处理过程中校正。这并不影响本发明的核心思想，所以这里不详述及约定。

为了实现以上方法，本发明还提供了一种通信接收机，如图8所示，该通信接收机包括：

模拟滤波器，用于对待处理的射频模拟信号的邻频带干扰进行模拟滤波；

若邻频带干扰位于所述射频模拟信号的高频区，则模拟滤波时滤波器的高端截止频率大于或等于所述射频模拟信号的载频，且小于所述射频模拟信号的高端频率，滤波器的低端截止频率小于所述射频模拟信号的低端频率；若邻频带干扰位于所述射频模拟信号的低频区，则模拟滤波时滤波器的低端截止频率小于或等于所述射频模拟信号的载频，且大于所述射频模拟信号的低端频率，滤波器的高端频率大于所述射频模拟信号的高端频率。

模拟变频器，用于将模拟滤波后的信号下变频到中频，得到中频信号；

模数转换器，用于将所述中频信号转换为数字信号；

数字滤波器，用于对所述数字信号进行数字滤波，得到单边带信号或得到单边带信号和载频信息；

数字变频器，用于将所述单边带信号下变频到基带，得到基带信号；

低通滤波器，用于将下变频操作导致原始基带信号的正负频率成分拼接形成的信号进行低通滤波得到原始基带信号。

进一步地，所述中频信号的载频大于或等于所述射频模拟信号的带宽的一半。

进一步地，数字变频器所采用的本振信号的数字频率对应的模拟频率与模拟变频器制定的的中频模拟频率相同。

以Fc1＝2560MHz，Fc2＝2580MHz的两个带宽为20MHz的LTE通信系统共存为例。根据我们国家的频谱规划，2.6GHz频段的划分为：2500MHz至2570MHz为FDD(频分双工)上行频带，2620MHz至2690MHz为FDD下行频段。2570MHz至2620MHz为TDD(时分双工)频段。那么以Fc1为载波频率的20MHz宽的信号S1(t)为LTE FDD信号，而以Fc2为载波频率的20MHz宽的信号S2(t)为LTE TDD信号，由于这两个信号紧邻，按照当前的方案，是将S2(t)中的10MHz用来作为保护带的。而采用本发明的方法，这10MHz的隔离带就可以用于传输信息，让S1(t)与S2(t)仍然紧邻。仍然以S1(t)信号的接收为例，参照图2、图3，处理步骤如下：

(1)将射频输入带通滤波器filter1的通带中心频率设置为2553MHz，通带为16MHz，即：从2545MHz至2661MHz。

(2)以2540MHz的本振信号将滤波后的Ss1(t)进行下变频，则得到载波频率为20MHz的Sf1(t)信号。

(3)以60Msps的采样频率对Sf1(t)进行采样得到Sf1(n)。

(4)以1024阶FIR滤波器F1(n)对Sf1(n)进行滤波得到S1half(n)。

(5)以频率为20Mhz(对应的数字频率为2π/3)的数字正弦信号对S1half(n)进行数字下变频到基带，并进行截至频率为25MHz的低通滤波后得到SB1(n)。

至此，即避免了在2500MHz频段上S2(t)由于邻频泄露过来的干扰，顺利恢复了原始调制信号。

在本发明实施例所示的接收信号处理过程中，没有提及通用的天线、双工器、LNA(低噪声放大器)放大器、中频放大器、匹配电路、本振电路等通信所需必要部件，并不是说不需要它们，只是他们具有通用性，删除后并不影响本发明的创新思想的关键表达。与此同时，步骤104所提及的数字滤波，不仅限于FIR(有限长冲激响应)类型的滤波，还包括IIR(无限长冲激响应)、甚至FFT(快速傅立叶变换)到频域后直接将待滤除成分置零之后，再IFFT(快速傅立叶反变换)变换回时域的操作，这些都是广义上的滤波。

本发明方法和接收机通过数字中频滤波实现单边带信号生成，达到邻频带干扰滤除，并在基带合成双边带信号，提高了无线通信系统邻频共存时的通信质量，达到节省频谱资源的目的。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各器件可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

Claims (6)

1.一种通信信号处理方法，其特征在于，该方法包括：

对待处理的射频模拟信号的邻频带干扰进行模拟滤波；

将模拟滤波后的信号下变频到中频，得到中频信号；

将所述中频信号转换为数字信号；

对所述数字信号进行数字滤波，得到单边带信号或得到单边带信号和载频信息；

将数字滤波后的信号下变频到基带；

将下变频操作导致原始基带信号的正负频率成分拼接形成的信号进行滤波得到原始基带信号；

若邻频带干扰位于所述射频模拟信号的高频区，则模拟滤波时滤波器的高端截止频率大于或等于所述射频模拟信号的载频，且小于所述射频模拟信号频带的高端频率，滤波器的低端截止频率小于所述射频模拟信号频带的低端频率；若邻频带干扰位于所述射频模拟信号的低频区，则模拟滤波时滤波器的低端截止频率小于或等于所述射频模拟信号的载频，且大于所述射频模拟信号频带的低端频率，滤波器的高端截止频率大于所述射频模拟信号的高端频率。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述中频信号的载频大于或等于所述射频模拟信号带宽的一半。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：下变频到基带时所采用的本振信号的数字频率对应的模拟频率与下变频到中频时制定的中频频率相同。

4.一种通信接收机，其特征在于，该通信接收机包括：

模拟滤波器，用于对待处理的射频模拟信号的邻频带干扰进行模拟滤波；

模拟变频器，用于将模拟滤波后的信号下变频到中频，得到中频信号；

模数转换器，用于将所述中频信号转换为数字信号；

数字滤波器，用于对所述数字信号进行数字滤波，得到单边带信号或得到单边带信号和载频信息；

数字变频器，用于将数字滤波后的信号下变频到基带；

低通滤波器，用于将下变频操作导致原始基带信号的正负频率成分拼接形成的信号进行滤波得到原始基带信号；

若邻频带干扰位于所述射频模拟信号的高频区，则模拟滤波时滤波器的高端截止频率大于或等于所述射频模拟信号的载频，且小于所述射频模拟信号的频带的高端频率，滤波器的低端截止频率小于所述射频模拟信号的频带的低端频率；若邻频带干扰位于所述射频模拟信号的低频区，则模拟滤波时滤波器的低端截止频率小于或等于所述射频模拟信号的载频，且大于所述射频模拟信号频带的低端频率，滤波器的高端截止频率大于所述射频模拟信号频带的高端频率。

5.如权利要求4所述的通信接收机，其特征在于：所述中频信号的载频大于或等于所述射频模拟信号的带宽的一半。

6.如权利要求4所述的通信接收机，其特征在于：数字变频器所采用的本振信号的数字频率对应的模拟频率与模拟变频器制定的中频模拟频率相同。