CN104768190A - 一种基于lte230的中频信号处理装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于LTE230的中频信号处理装置和方法，其中，该方法装置：下行信号处理单元，下行信号处理单元包括下行一级信号处理单元和下行二级信号处理单元；下行一级信号处理单元包括：M个下行一级混频器、下行半带滤波器，M为大于等于1的正整数；下行二级信号处理单元包括：下行二级混频器、下行CIC滤波器、下行低通滤波器；M个下行一级混频器依次通过下行半带滤波器、下行二级混频器、下行CIC滤波器与下行低通滤波器相连。本发明的基于LTE230的中频信号处理装置和方法，可同时处理的子带数远超公网应用中的子带数；而且在最窄25KHz的子带带宽能提供优异的邻频抑制能力。

Description

一种基于LTE230的中频信号处理装置和方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体地，涉及一种基于LTE230的中频信号处理装置和方法。

背景技术

230MHz频段是指国家无线电管理委员会对223-235M频段的无线电应用的规范，230MHz频段系统资源呈无规则、梳状结构，频点分布离散。在230MHz频谱规划中，无线信道分配的带宽通常比较窄，而且相邻信道之间还要保留一定的间隔。与大带宽连续频谱分配相比，这种离散的窄带频谱很难进行高速率的数据传输。为此，LTE230系统采用载波聚合技术来解决频带资源受限的问题。

载波聚合技术适合解决离散频谱情况下的高速数据传输，可以将每个离散的信道看做一个成员载波，将不连续分配的成员载波进行聚合，并统一分配给一个用户使用，这样可以产生大于原来窄带系统几倍的传输带宽，从而达到宽带传输的效果。结合高阶调制等其他通信技术，在40个频点1MHz带宽上，单个用户终端的最大上行速率可以达到1.76Mbps，远远大于单频点25kHz的传输速率。

LTE230系统也可利用频谱感知技术测量发现干扰，并借助载波聚合技术对离散频率资源的聚合能力，将其他未受强干扰的离散频点进行动态、灵活的组合利用，提升了LTE230系统的抗干扰能力，从而实现了与数传电台的共存，保证了系统可靠稳定的运行。频谱感知技术中，基站感知上行信道是否有干扰，终端感知下行信道是否有干扰。当感知到有其他系统干扰的时候采取避让策略，让其他系统优先传输。LTE230系统周期性进行频谱感知，当检测到干扰消除后，则恢复工作。LTE230系统最大可以支持340个频点共8.5MHz带宽，能显著提高传输速率。

现有LTE-Advanced(LTE演进)系统中载波集合的中频信号处理方法主要针对公网频段设计，在单子带带宽、子带数、邻频抑制等方面均与230M专网频段就有较大差别。

现有技术方案针对公网频带设计，子带带宽从1.4M到20M均有分布，而230M频段每个子带只有25K，而且子带间无任何额外保护带宽，因此公网中的中频载波聚合方法无法应用于专网系统中。另外因公网分配的子带数有限，不能像230M系统中能够提供多达340个独立子带的处理能力。

发明内容

为了解决现有技术的中频处理方法无法适应LTE230专网频段的技术问题，本发明提出了一种基于LTE230的中频信号处理装置和方法。

本发明的基于LTE230的中频信号处理装置，包括：

下行信号处理单元，所述下行信号处理单元包括下行一级信号处理单元和下行二级信号处理单元；

所述下行一级信号处理单元包括：M个下行一级混频器、下行半带滤波器，M为大于等于1的正整数；所述下行二级信号处理单元包括：下行二级混频器、下行CIC滤波器、下行低通滤波器；

所述M个下行一级混频器依次通过所述下行半带滤波器、所述下行二级混频器、所述下行CIC滤波器与所述下行低通滤波器相连；

所述M个下行一级混频器用于对中频信号进行频谱搬移，将中频信号划分为M个独立频段；所述下行半带滤波器用于对频谱搬移后的独立频段降低采样率；

所述下行二级混频器用于对降低采样率后的独立频段进行频谱搬移，将所述M个独立频段划分成多个子带信号；所述下行CIC滤波器用于对所述多个子带信号进行抽取；所述下行低通滤波器用于滤除抽取后的子带信号中的带外干扰。

本发明实施例公开的基于LTE230的中频信号处理装置，针对LTE230的223-235MHz频段特殊的频谱分布方式设计，可同时处理的子带数远超公网应用中的子带数；而且在最窄25KHz的子带带宽能提供优异的邻频抑制能力。同时可配置的上下行时隙、及信号带宽，为标准发展提供后续支持。系统可侦测每个子带的能量分布以确定是否存在干扰，利用频谱感知技术将其他未受强干扰的离散频点进行动态、灵活的组合利用，提升了LTE230系统的抗干扰能力，从而实现了与数传电台的共存，保证了系统可靠稳定的运行。

本发明的基于LTE230的中频信号处理方法，包括：

在下行信号处理过程中，下行一级混频器对中频信号进行频谱搬移，将中频信号划分为1个或多个独立频段；

下行半带滤波器对频谱搬移后的独立频段降低采样率；

下行二级混频器对降低采样率后的独立频段进行频谱搬移，将所述1个或多个独立频段划分成多个子带信号；

下行CIC滤波器对所述多个子带信号进行抽取；

下行低通滤波器滤除抽取后的子带信号中的带外干扰。

本发明实施例公开的基于LTE230的中频信号处理方法，针对LTE230的223-235MHz频段特殊的频谱分布方式设计，可同时处理的子带数远超公网应用中的子带数；而且在最窄25KHz的子带带宽能提供优异的邻频抑制能力。同时可配置的上下行时隙、及信号带宽，为标准发展提供后续支持。系统可侦测每个子带的能量分布以确定是否存在干扰，利用频谱感知技术将其他未受强干扰的离散频点进行动态、灵活的组合利用，提升了LTE230系统的抗干扰能力，从而实现了与数传电台的共存，保证了系统可靠稳定的运行。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中基于LTE230的中频信号处理装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中下行信号处理单元1的结构示意图；

图3为本发明实施例中下行信号处理单元1的信号流向示意图；

图4为本发明实施例中上行信号处理单元2的结构示意图；

图5为本发明实施例中上行信号处理单元2的信号流向示意图；

图6为本发明实施例的基于LTE230的中频信号处理方法中对下行信号进行处理的流程图；

图7为本发明实施例的基于LTE230的中频信号处理方法中对上行信号进行处理的流程图；

图8为本发明实施例的基于LTE230的中频信号处理装置的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

为了解决现有技术的中频处理方法无法适应LTE230专网频段的技术问题，本发明提出了一种基于LTE230的中频信号处理装置和方法。LTE230中频信号是指射频信号经过下变频后，0-12M范围内经过ADC采样的数字信号。中频信号处理包括对下行信号的处理和对上行信号的处理，在对下行信号进行处理时，中频信号处理的目的是将分散在中频信号中独立的带宽为25K的子带信号搬移到零频成为基带信号；对上行信号的处理过程与下行处理过程相反。

针对230M专网频段特殊的频谱分布特性，本发明解决了子带数多、子带带宽窄、邻频抑制要求高等技术问题，而且由于在230M频段现阶段没有通用国家标准，在设计中也充分考虑了未来标准变化后的适配能力，在系统带宽、采样速率、上下行间隔等方面留有足够的灵活性。邻频抑制是指在信号处理过程中对邻近频率范围内的干扰信号进行的抑制处理，在LTE230系统中，邻频抑制需要在带外做到65dB以上。

本发明提出的一种适用于230M频段离散频谱分布的中频信号处理装置和方法，采用上行(DUC)下行(DDC)互相独立的处理方式，分别通过两级混频器完成对任意单一子带(25K)信号的频谱搬移，通过半带滤波器(HBF)实现信号的抽取或插值。DUC、DDC分别有多个独立的一级混频器(MIXER1)，对应230M频段下电网应用的频谱分布，将中频信号划分为任意多个独立频段。

二级混频器(MIXER2)、CIC滤波器和低通滤波器(LPF)组成二级信号处理单元，每个二级处理单元均可使用时间分集的方法实现对1或多个子带信号的处理，通常最多可对8个子带信号进行处理。也即每个二级信号处理单元可以处理1-8路子带信号，当子带数少于8时，可以通过时钟门控的方式节省系统功耗。如图8所示为本发明实施例的基于LTE230的中频信号处理装置的原理示意图。

所有二级信号处理单元可共享同一套滤波器配置，本发明中的各种滤波器参数采用了可寄存器配置。通过对滤波器参数的编程，将不连续分配的子载波进行聚合，产生远大于单个子带系统的传输带宽，系统可支持任意子带的载波聚合。在TD模式下上下行信号的时隙长度可在1ms到500分钟间灵活配置，在时隙长度变化时不影响数据传输的连续性。

如图1所示，本发明的基于LTE230的中频信号处理装置包括下行信号处理单元1和上行信号处理单元2两部分。

其中，如图2所示，下行信号处理单元1包括下行一级信号处理单元11和下行二级信号处理单元12；下行一级信号处理单元11包括：M个下行一级混频器111、下行半带滤波器112，其中，M为大于等于1的正整数；所述下行二级信号处理单元12包括：下行二级混频器121、下行CIC滤波器122、下行低通滤波器123。如图3所示，M个下行一级混频器111依次通过所述下行半带滤波器112、所述下行二级混频器121、所述下行CIC滤波器122与所述下行低通滤波器123相连。

所述M个下行一级混频器111用于对自发送端接收到的中频信号进行频谱搬移，将中频信号划分为M个独立频段；

所述下行半带滤波器112用于对频谱搬移后的独立频段降低采样率，同时实现低通滤波的作用；

所述下行二级混频器121用于对降低采样率后的独立频段进行频谱搬移，将所述M个独立频段划分成多个子带信号；

所述下行CIC滤波器122用于对所述多个子带信号进行抽取；

所述下行低通滤波器123用于滤除抽取后的子带信号中的带外干扰，并发送到接收端。

如图4所示，所述上行信号处理单元2包括：上行二级信号处理单元21和上行一级信号处理单元22；

所述上行二级信号处理单元包括21：上行低通滤波器211、上行CIC滤波器212、上行二级混频器213；所述上行一级信号处理单元22包括：上行半带滤波器221、N个上行一级混频器222；其中，N为大于等于1的正整数。如图5所示，所述上行低通滤波器211依次通过所述上行CIC滤波器212、所述上行二级混频器213、所述上行半带滤波器221与所述N个上行一级混频器222相连。

所述上行低通滤波器211用于滤除自发送端接收的多个子带信号中的带外干扰；

所述上行CIC滤波器212用于对滤除带外干扰后的多个子带信号进行插值；

所述上行二级混频器213用于对插值处理后的多个子带信号进行频谱搬移，聚合成N个独立频段；

所述上行半带滤波器221用于对频谱搬移后的独立频段提高采样率，同时实现低通滤波的作用；

所述N个下行一级混频器222用于将所述N个独立频段聚合成一路中频信号，并发送到接收端。

优选的，所述下行一级混频器111、下行二级混频器121、上行一级混频器222、上行二级混频器213为可调中心频点的正交混频器，混频器的中心工作频点可调是指可以将中频频点处的信号搬移到基带。

优选的，所述下行二级信号处理单元12和所述上行二级信号处理单元21的个数可随系统配置进行设置；每个下行二级信号处理单元12和每个上行二级信号处理单元21彼此独立，分别属于不同的电源域。电源域是指，芯片设计中可以独立关断的电源区域。

优选的，所述下行CIC滤波器122的抽取倍数和所述上行CIC滤波器212的插值倍数在2-50之间，相应的差分、积分运算部分的位宽和饱和处理随抽样倍数变化而变化。

本发明实施例公开的基于LTE230的中频信号处理装置，针对LTE230的223-235MHz频段特殊的频谱分布方式设计，可同时处理的子带数远超公网应用中的子带数；而且在最窄25KHz的子带带宽能提供优异的邻频抑制能力。同时可配置的上下行时隙、及信号带宽，为标准发展提供后续支持。系统可侦测每个子带的能量分布以确定是否存在干扰，利用频谱感知技术将其他未受强干扰的离散频点进行动态、灵活的组合利用，提升了LTE230系统的抗干扰能力，从而实现了与数传电台的共存，保证了系统可靠稳定的运行。

本发明还提出了一种基于LTE230的中频信号处理方法，包括下行信号处理和上行信号处理2部分，其中，如图6所示，在下行信号处理过程中，包括以下步骤：

步骤SS601：下行一级混频器111对发送端发出的中频信号进行频谱搬移，将中频信号划分为1个或多个独立频段；

步骤SS602：下行半带滤波器112对频谱搬移后的独立频段降低采样率；

步骤SS603：下行二级混频器121对降低采样率后的独立频段进行频谱搬移，将所述1个或多个独立频段划分成多个子带信号；

步骤SS604：下行CIC滤波器122对所述多个子带信号进行抽取；

步骤SS605：下行低通滤波器123滤除抽取后的子带信号中的带外干扰，并发送到接收端。

如图7所示，在上行信号处理过程中，包括以下步骤：

步骤S701：上行低通滤波器211接收发送端发出的上行信号，滤除上行信号的多个子带信号中的带外干扰；

步骤S702：上行CIC滤波器212对滤除带外干扰后的多个子带信号进行插值；

步骤S703：上行二级混频器213对插值处理后的多个子带信号进行频谱搬移，聚合成多个独立频段；

步骤S704：上行半带滤波器221对频谱搬移后的独立频段提高采样率；

步骤S705：下行一级混频器222将所述多个独立频段聚合成一路中频信号，并发送到接收端。

本发明实施例公开的基于LTE230的中频信号处理方法，针对LTE230的223-235MHz频段特殊的频谱分布方式设计，可同时处理的子带数远超公网应用中的子带数；而且在最窄25KHz的子带带宽能提供优异的邻频抑制能力。同时可配置的上下行时隙、及信号带宽，为标准发展提供后续支持。系统可侦测每个子带的能量分布以确定是否存在干扰，利用频谱感知技术将其他未受强干扰的离散频点进行动态、灵活的组合利用，提升了LTE230系统的抗干扰能力，从而实现了与数传电台的共存，保证了系统可靠稳定的运行。

本发明能有多种不同形式的具体实施方式，上面以图1-图8为例结合附图对本发明的技术方案作举例说明，这并不意味着本发明所应用的具体实例只能局限在特定的流程或实施例结构中，本领域的普通技术人员应当了解，上文所提供的具体实施方案只是多种优选用法中的一些示例，任何体现本发明权利要求的实施方式均应在本发明技术方案所要求保护的范围之内。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种基于LTE230的中频信号处理装置，其特征在于，包括：下行信号处理单元，所述下行信号处理单元包括下行一级信号处理单元和下行二级信号处理单元；

所述下行一级信号处理单元包括：M个下行一级混频器、下行半带滤波器，M为大于等于1的正整数；所述下行二级信号处理单元包括：下行二级混频器、下行CIC滤波器、下行低通滤波器；

所述M个下行一级混频器依次通过所述下行半带滤波器、所述下行二级混频器、所述下行CIC滤波器与所述下行低通滤波器相连；

所述M个下行一级混频器用于对中频信号进行频谱搬移，将中频信号划分为M个独立频段；所述下行半带滤波器用于对频谱搬移后的独立频段降低采样率；

所述下行二级混频器用于对降低采样率后的独立频段进行频谱搬移，将所述M个独立频段划分成多个子带信号；所述下行CIC滤波器用于对所述多个子带信号进行抽取；所述下行低通滤波器用于滤除抽取后的子带信号中的带外干扰。

2.根据权利要求1所述的基于LTE230的中频信号处理装置，其特征在于，还包括：上行信号处理单元，所述上行信号处理单元包括：上行二级信号处理单元和上行一级信号处理单元；

所述上行二级信号处理单元包括：上行低通滤波器、上行CIC滤波器、上行二级混频器；所述上行一级信号处理单元包括：上行半带滤波器、N个上行一级混频器，N为大于等于1的正整数；

所述上行低通滤波器依次通过所述上行CIC滤波器、所述上行二级混频器、所述上行半带滤波器与所述N个上行一级混频器相连；

所述上行低通滤波器用于滤除多个子带信号中的带外干扰；所述上行CIC滤波器用于对滤除带外干扰后的多个子带信号进行插值；所述上行二级混频器用于对插值处理后的多个子带信号进行频谱搬移，聚合成N个独立频段；

所述上行半带滤波器用于对频谱搬移后的独立频段提高采样率；所述N个下行一级混频器用于将所述N个独立频段聚合成一路中频信号。

3.根据权利要求2所述的基于LTE230的中频信号处理装置，其特征在于，所述下行半带滤波器和所述上行半带滤波器可独立设置或共享设置；

所述下行CIC滤波器和所述上行CIC滤波器可独立设置或共享设置；

所述下行低通滤波器和所述上行低通滤波器可独立设置或共享设置。

4.根据权利要求2所述的基于LTE230的中频信号处理装置，其特征在于，所述下行一级混频器、下行二级混频器、上行一级混频器、上行二级混频器为可调中心频点的正交混频器。

5.根据权利要求2所述的基于LTE230的中频信号处理装置，其特征在于，所述下行二级信号处理单元和所述上行二级信号处理单元的个数可随系统配置进行设置；

每个下行二级信号处理单元和每个上行二级信号处理单元分别属于不同的电源域。

6.根据权利要求2所述的基于LTE230的中频信号处理装置，其特征在于，所述下行CIC滤波器的抽取倍数和所述上行CIC滤波器的插值倍数在2-50之间。

7.一种基于LTE230的中频信号处理方法，其特征在于，包括：

在下行信号处理过程中，下行一级混频器对中频信号进行频谱搬移，将中频信号划分为1个或多个独立频段；

下行半带滤波器对频谱搬移后的独立频段降低采样率；

下行二级混频器对降低采样率后的独立频段进行频谱搬移，将所述1个或多个独立频段划分成多个子带信号；

下行CIC滤波器对所述多个子带信号进行抽取；

下行低通滤波器滤除抽取后的子带信号中的带外干扰。

8.根据权利要求7所述的基于LTE230的中频信号处理方法，其特征在于，还包括：在上行信号处理过程中，

上行低通滤波器滤除多个子带信号中的带外干扰；

上行CIC滤波器对滤除带外干扰后的多个子带信号进行插值；

上行二级混频器对插值处理后的多个子带信号进行频谱搬移，聚合成多个独立频段；

上行半带滤波器对频谱搬移后的独立频段提高采样率；

下行一级混频器将所述多个独立频段聚合成一路中频信号。

9.根据权利要求8所述的基于LTE230的中频信号处理方法，其特征在于，所述下行半带滤波器和所述上行半带滤波器可独立设置或共享设置；

所述下行CIC滤波器和所述上行CIC滤波器可独立设置或共享设置；

所述下行低通滤波器和所述上行低通滤波器可独立设置或共享设置。

10.根据权利要求8所述的基于LTE230的中频信号处理方法，其特征在于，所述下行一级混频器、下行二级混频器、上行一级混频器、上行二级混频器为可调中心频点的正交混频器。

11.根据权利要求8所述的基于LTE230的中频信号处理方法，其特征在于，所述下行二级信号处理单元和所述上行二级信号处理单元的个数可随系统配置进行设置；

每个下行二级信号处理单元和每个上行二级信号处理单元分别属于不同的电源域。

12.根据权利要求8所述的基于LTE230的中频信号处理方法，其特征在于，所述下行CIC滤波器的抽取倍数和所述上行CIC滤波器的插值倍数在2-50之间。