CN111106849B - 一种信号处理装置及信号处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种信号处理装置及信号处理方法，该装置基于FPGA平台，包括接收模块和发射模块，接收模块接收并转换多个第一输入信号，并对多个被转换的第一输入信号进行降频和筛选以形成多个第一输出信号，接收模块将多个第一输出信号发送至发射模块；发射模块接收多个第二输入信号，发射模块对多个第二输入信号进行升频以获得多个第二输出信号；以及对多个第二输出信号中同一类的第二输出信号进行叠加以获得多个第三输出信号；以及对多个第三输出信号中同一类的第三输出信号进行叠加以获得多个第四输出信号；以及对多个第四输出信号进行升频以获得多个第五输出信号；以及对多个第五输出信号进行转换以获得相应的终端输出信号。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种信号处理装置及信号处理方法。
背景技术
信号变频处理包括数字上变频(Digital Up Convert，DUC)和数字下变频(Digital Down Convert，DDC)。DUC是将基带信号经过内插滤波后变成中频频率，DDC是将中频信号经过抽取和滤波后降到基带频率上。DUC是多个载波信号合成波束信号，波束信号再合成蜂窝信号的过程，DDC则是蜂窝信号分解成波束信号，波束信号再分解成载波信号的过程。
因此在信号变频处理的过程中，通信设备通常会对蜂窝信号、波束信号进行分离提取，或者对多个载波信号进行叠加合成。目前，多数的通信装置仅可以对蜂窝信号或波束信号进行逐个分离和提取，但实际应用中通信装置会同时接收多个蜂窝信号或波束信号，每个波束信号中包含多个载波信号，现有的通信装置无法同时对多个蜂窝信号或波束信号进行分离和提取，也无法同时将多种载波信号分类叠加合成。当处理大批量的信号时，信号的传输通道容易发生拥堵，工作效率低。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供了一种信号处理装置，基于FPGA平台，包括接收模块和发射模块，所述接收模块，用于接收并转换多个第一输入信号，并分别对所述多个被转换的第一输入信号进行降频和筛选以形成多个第一输出信号，所述接收模块将所述多个第一输出信号发送至所述发射模块；所述发射模块，用于接收多个第二输入信号，所述第二输入信号包括来自所述接收模块的所述多个第一输出信号；所述发射模块分别对所述多个第二输入信号进行升频以获得多个第二输出信号；以及分别对所述多个第二输出信号中同一类的第二输出信号进行叠加以获得多个第三输出信号；以及分别对所述多个第三输出信号中同一类的第三输出信号进行叠加以获得多个第四输出信号；以及分别对所述多个第四输出信号进行升频以获得多个第五输出信号；以及分别对所述多个第五输出信号进行转换以获得相应的终端输出信号。
在上述装置中，所述接收模块包括降频采样板卡和降频信道板卡，所述降频采样板卡，用于接收并转换多个所述第一输入信号，并分别对所述多个被转换的第一输入信号进行一级降频以提取多个低中频波束信号，所述降频采样板卡将所述多个低中频波束信号发送至所述降频信道板卡；所述降频信道板卡，用于接收来自所述降频采样板卡的所述多个低中频波束信号，并分别对所述多个低中频波束信号进行筛选和二级降频以形成所述多个第一输出信号，所述降频信道板卡将所述多个第一输出信号发送至所述发射模块。
在上述装置中，所述降频采样板卡上设置有AD转换单元和采样降频通道单元，所述AD转换单元，用于接收和转换多个所述第一输入信号，并将所述多个被转换的第一输入信号发送至所述采样降频通道单元；所述采样降频通道单元，包括多个采样降频通道，所述多个采样降频通道与所述多个被转换的第一输入信号一一对应，所述多个采样降频通道接收所述多个被转换的第一输入信号，并对所述多个被转换的第一输入信号进行一级降频以提取所述多个低中频波束信号；所述采样降频通道单元将所述多个低中频波束信号发送至所述降频信道板卡。
在上述装置中，所述降频信道板卡上设置有降频切换矩阵和信道降频通道单元，所述降频切换矩阵，用于接收并筛选来自所述采样降频通道单元的所述多个低中频波束信号，并将所述多个被保留的低中频波束信号发送至所述信道降频通道单元；所述信道降频通道单元，包括多个信道降频通道，所述多个信道降频通道与所述多个被保留的低中频波束信号一一对应，所述多个信道降频通道接收所述多个被保留的低中频波束信号，并对所述多个被保留的低中频波束信号进行二级降频以提取所述多个第一输出信号，所述信道降频通道单元将所述多个第一输出信号发送至所述发射模块。
在上述装置中，所述发射模块包括升频信道板卡和升频采样板卡，所述升频信道板卡，用于接收多个第二输入信号，并分别对所述多个第二输入信号进行一级升频以获得所述多个第二输出信号，以及分别对所述多个第二输出信号中同一类的第二输出信号进行叠加以获得所述多个第三输出信号，所述升频信道板卡将所述多个第三输出信号发送至所述升频采样板卡；所述升频采样板卡，用于接收来自所述升频信道板卡的所述多个第三输出信号，并分别对所述多个第三输出信号中同一类的第三输出信号进行叠加以获得所述多个第四输出信号，以及分别对所述多个第四输出信号进行升频以获得多个第五输出信号；以及分别对所述多个第五输出信号进行转换以获得相应的所述终端输出信号。
在上述装置中，所述升频信道板卡上设置有信道升频通道单元和信道切换矩阵，所述信道升频通道单元，包括多个信道升频通道，所述多个信道升频通道与所述多个第二输入信号一一对应，所述多个信道升频通道接收所述多个第二输入信号，并对所述多个第二输入信号进行一级升频以获得所述多个第二输出信号，所述信道升频通道单元将所述多个第二输出信号发送至所述信道切换矩阵；所述信道切换矩阵，用于接收所述多个第二输出信号，并分别对所述多个第二输出信号中同一类的第二输出信号进行叠加以获得所述多个第三输出信号，所述信道切换矩阵将所述多个第三输出信号发送至升频采样板卡。
在上述装置中，所述升频采样板卡上设置有采样切换矩阵、采样升频通道单元和DA转换单元，采样切换矩阵，用于接收来自所述信道切换矩阵的所述多个第三输出信号，并分别对所述多个第三输出信号中同一类的第三输出信号进行叠加以获得所述多个第四输出信号，所述采样切换矩阵将所述多个第四输出信号发送至所述采样升频通道单元；所述采样升频通道单元，包括多个采样升频通道，所述多个采样升频通道与所述多个第四输出信号一一对应，所述多个采样升频通道接收所述多个第四输出信号，并对所述多个第四输出信号进行二级升频以获得所述多个第五输出信号，所述采样升频通道单元将所述多个第五输出信号发送至所述DA转换单元；所述DA转换单元，用于接收和转换所述多个第五输出信号以获得相应的所述终端输出信号。
本发明还提供了一种信号处理方法，应用于信号处理装置，该信号处理装置包括接收模块和发射模块，所述接收模块接收并转换多个第一输入信号，并分别对所述多个被转换的第一输入信号进行降频；
所述接收模块对所述被降频的第一输入信号进行筛选；
所述接收模块对所述被筛选的第一输入信号进行降频以形成多个第一输出信号；
所述接收模块将所述多个第一输出信号发送至所述发射模块；
所述发射模块接收多个第二输入信号，所述第二输入信号包括来自所述接收模块的所述多个第一输出信号；
所述发射模块分别对所述多个第二输入信号进行升频以获得多个第二输出信号；
所述发射模块分别对所述多个第二输出信号中同一类的第二输出信号进行叠加以获得多个第三输出信号；
所述发射模块分别对所述多个第三输出信号中同一类的第三输出信号进行叠加以获得多个第四输出信号；
所述发射模块分别对所述多个第四输出信号进行升频以获得多个第五输出信号；
所述发射模块分别对所述多个第五输出信号进行转换以获得相应的终端输出信号。
在上述方法中，所述接收模块分别对所述多个被转换的第一输入信号进行降频的步骤，还包括：所述接收模块设置不同的降频频点，以获得频点不同的所述被降频的第一输入信号。
在上述方法中，所述接收模块对所述被降频的第一输入信号进行筛选的步骤，还包括：所述接收模块对所述被降频的第一输入信号进行筛选，保留携带有效载波的所述被降频的第一输入信号。
本发明中基于FPGA平台的信号处理装置通过接收模块可同时接收并处理多个第一输入信号以获得多个第一输出信号，通过发射模块可同时接收并处理多个第二输入信号以获得相应的终端输出信号；用户可根据待处理的信号的数量，合理增加接收模块和发射模块的数量，也即是增加信号的传输通道，当处理大批量的信号时，能有效防止传输通道发生拥堵，有利于提高信号处理的速度，进一步提高信号处理装置的工作效率。接收模块和发射模块可根据实际需要灵活使用，既可整合在一起使用，亦可单独使用。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明第一方面实施例中信号处理装置的结构示意图；
图2为本发明第一方面实施例中接收模块的结构示意图；
图3为本发明第一方面实施例中发射模块的结构示意图；
图4为本发明第一方面实施例中实际应用的信号处理装置的系统框图；
图5为本发明第二方面实施例中基于接收模块侧的信号处理方法流程图；
图6为本发明第二方面实施例中基于发射模块侧的信号处理方法流程图。
具体实施方式
在本发明的描述中，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
本发明提供了一种信号处理装置及信号处理方法，以解决现有的通信装置无法同时对多个蜂窝信号或波束信号进行分离和提取，也无法同时将多种载波信号分类叠加合成，当处理大批量的信号时，信号的传输通道容易发生拥堵，工作效率低的问题。
以下结合优选实例及其附图对本发明的一种信号处理装置及信号处理方法进行详细说明。
本发明第一方面实施例提供了一种信号处理装置，基于FPGA平台，其中，FPGA(Field-Programmable Gate Array)，即现场可编程门阵列。
如图1所示，该信号处理装置包括接收模块1和发射模块2，接收模块1可将接收到的第一输入信号Sin1(t)进行降频处理以获得第一输出信号Sout1(t)，发射模块2可将接收到的第二输入信号Sin2(t)进行升频处理。在本发明中，第一输入信号Sin1(t)是蜂窝信号，蜂窝信号经接收模块1处理后形成多个离散的载波信号。需要说明的是，第一输出信号Sout1(t)指的是第一输入信号Sin1(t)经接收模块1处理后得到的信号，也即是上述的多个离散的载波信号；第二输入信号Sin2(t)包括来自接收模块1的第一输出信号Sout1(t)，在实际使用时，第二输入信号Sin2(t)还可以包括其他设备输出的载波信号，即第二输入信号Sin2(t)可以是来自接收模块1的第一输出信号Sout1(t)，也可以是其他设备输出的载波信号，还可以是二者均包括的信号。其他设备指的是可以产生载波信号的设备。
在本实施例中，基于FPGA平台的信号处理装置可对第一输入信号Sin1(t)进行下变频和上变频两种变换，实现第一输入信号Sin1(t)从中高频到低中频再到基带信号的转换，以及从低频到低中频再到中高频信号的转换，在一定程度上可取代现有技术中的下变频器和上变频器。且与现有技术中的下变频器和上变频器相比，基于FPGA平台的变频装置不需再单独设置变频装置的控制装置，且在第一输入信号Sin1(t)变频处理的过程中，占用的硬件资源较少，在一定程度上，可达到节省机箱和板卡资源的效果，从而降低该变频装置的生产成本。
进一步地，该信号处理装置中的接收模块1和发射模块2可根据实际需要灵活使用。既可整合在一起使用，亦可单独使用。例如，当信号发生器等产生中高频信号，而终端设备需要低频信号时，将信号发生器、接收模块1与终端设备之间建立链路连接即可；当信号发生器等产生低频信号，而终端设备需要中高频信号时，将信号发生器、发射模块2与终端设备之间建立链路连接即可；在本实施例中，优选地，将接收模块1和发射模块2整合在一起使用，以实现信号处理。
其整体工作过程是：信号发生器等能够产生信号的设备向接收模块1发送第一输入信号Sin1(t)，接收模块1接收第一输入信号Sin1(t)后，对第一输入信号Sin1(t)进行转换、降频、滤波、分离等处理以形成第一输出信号Sout1(t)，接收模块1将第一输出信号Sout1(t)发送至发射模块2。发射模块2接收第一输出信号Sout1(t)后，对第一输出信号Sout1(t)进行升频、滤波及合成等处理，以获得相应的终端输出信号Sout(t)，然后，发射模块2将终端输出信号Sout(t)发送至相应的终端设备使用。
基于FPGA平台的信号处理装置可以满足多种带宽范围的第一输入信号Sin1(t)的变频需求，多种带宽范围的第一输入信号Sin1(t)经过该信号处理装置处理后，能有效地防止第一输入信号Sin1(t)相对应的终端输出信号Sout(t)失真。
本发明的进一步实施例中，如图2所示，接收模块1包括降频采样板卡11和降频信道板卡12，降频采样板卡11上设置有AD转换单元111和采样降频通道单元112，降频信道板卡12上设置有降频切换矩阵121和信道降频通道单元122，降频采样板卡11和降频信道板卡12之间通过SRIO接口进行信号传输，降频信道板卡12通过SRIO接口将信号发送至发射模块2。需要说明的是，SRIO接口即Series RapidIO，是一种高速串行的IO口，主要用作以每秒千兆字节性能级别进行芯片到芯片和板对板通信的系统内接口。
其中，AD转换单元111，用于接收和转换第一输入信号Sin1(t)，第一输入信号Sin1(t)是蜂窝信号且具有第一中心频点Ω，AD转换单元111将第一输入信号Sin1(t)由模拟信号转换成数字信号，被转换的第一输入信号Sin1(t)仍为蜂窝信号。AD转换单元111将被转换的第一输入信号Sin1(t)发送至采样降频通道单元112。
采样降频通道单元112，用于接收来自AD转换单元111的被转换的第一输入信号Sin1(t)，并对被转换的第一输入信号Sin1(t)进行一级降频处理以获得低中频波束信号Sb(t)。其中，采样降频通道单元112包括多个并列设置的采样降频通道，每个采样降频通道内设置有第一混频器和第一滤波器。通过上位机对多个采样降频通道分别设定不同的频点，则相应的采样降频通道只输出符合设定频点的低中频波束信号Sb(t)。
在本实施例中，采样降频通道的个数优选为7个，为了保证进入各个采样降频通道的信号完全相同，AD转换单元111将被转换的第一输入信号Sin1(t)复制成7份，每一份被转换的第一输入信号Sin1(t)对应一个采样降频通道。每一个采样降频通道的设定频点不同，被转换的第一输入信号Sin1(t)在采样降频通道中经第一混频器混频以及经第一滤波器滤波后输出符合设定频点的低中频波束信号Sb(t)。采样降频通道单元112将频点不同的低中频波束信号Sb(t)分别通过对应的SRIO接口发送至降频信道板卡12上的降频切换矩阵121。需要说明的是，一个采样降频通道对应一个SRIO接口，不同的采样降频通道输出的低中频波束信号Sb(t)经相对应的SRIO接口同时发送。
当需要处理大批量被转换的第一输入信号Sin1(t)时，用户可根据被转换的第一输入信号Sin1(t)的数量增加相应的降频采样板卡11的数量，若降频采样板卡11的数量为m，每个降频采样板卡11上的采样降频通道的个数为n，则可被处理的第一输入信号Sin1(t)的数量为m×n，从采样降频通道单元112输出的低中频波束信号Sb(t)的数量为m×n。
降频切换矩阵121，用于接收源自采样降频通道单元112的中心频点不同的低中频波束信号Sb(t)，并根据低中频波束信号Sb(t)的信息设置降频切换矩阵121中0和1的位置，从采样降频通道单元112输出的多个中心频点不同的低中频波束信号Sb(t)构成第一矩阵，降频切换矩阵121左乘第一矩阵，将不合格的低中频波束信号屏蔽掉。
需要说明的是，低中频波束信号Sb(t)的信息包括低中频波束信号Sb(t)相对应的采样降频通道的地址信息以及低中频波束信号Sb(t)中是否携带有效载波的信息。低中频波束信号Sb(t)经降频切换矩阵121处理后，将没有携带有效载波的低中频波束信号屏蔽掉，保留携带有效载波的低中频波束信号，并将该低中频波束信号发送至信道降频通道单元122。
在本实施例中，降频切换矩阵121是一个动态变化的矩阵，矩阵的行表示每个低中频波束信号对应的通道地址，矩阵的列表示每个通道地址下的业务信道。例如，待处理的第一输入信号Sin1(t)的数量为32个，则从采样降频通道单元112输出的低中频波束信号Sb(t)的数量为32个，32个低中频波束信号Sb(t)构成1×32的矩阵I，降频切换矩阵121即是一个32×32的矩阵M，矩阵M的行表示地址0～31，矩阵M的列表示每个地址下具有32个业务信道。上位机根据低中频波束信号Sb(t)的信息设置矩阵M中0和1的位置，矩阵M左乘矩阵I，将没有携带有效载波的低中频波束信号屏蔽掉，只保留携带有效载波的低中频波束信号，被保留的低中频波束信号的数量小于等于32。在信号处理的过程中，降频切换矩阵121的行列数可以根据从采样降频通道单元112输出的低中频波束信号Sb(t)的数量进行调整。
信道降频通道单元122，用于接收来自降频切换矩阵121的多个被保留的低中频波束信号，并同时对多个被保留的低中频波束信号进行二级降频处理，即分离、提取和滤波处理，以获得多个载波信号Sz(t)，即第一输出信号Sout1(t)。其中，信道降频通道单元122包括多个并列设置的信道降频通道，每一个被保留的低中频波束信号对应一个信道降频通道。每个信道降频通道内设置有第二混频器和第二滤波器。通过上位机对多个信道降频通道分别设定不同的频点，则相应的信道降频通道只输出符合设定频点的载波信号Sz(t)。
在本实施例中，信道降频通道的个数优选为32个，每一个被保留的低中频波束信号对应一个信道降频通道。每一个信道降频通道的设定频点不同，被保留的低中频波束信号在信道降频通道中经第二混频器混频以及经第二滤波器滤波后输出符合设定频点的载波信号Sz(t)，也即是上述的第一输出信号Sout1(t)。信道降频通道单元122将频点不同的载波信号Sz(t)分别通过对应的SRIO接口发送至基带板卡或者其他终端设备使用。需要说明的是，一个信道降频通道对应一个SRIO接口，不同的信道降频通道输出的载波信号Sz(t)经相对应的SRIO接口同时发送。
本发明的进一步实施例中，如图3所示，发射模块2包括升频信道板卡21和升频采样板卡22，升频信道板卡21上设置有信道升频通道单元211和信道切换矩阵212，升频采样板卡22上设置有采样切换矩阵221、采样升频通道单元222和DA转换单元223，升频信道板卡21通过SRIO接口接收第二输入信号Sin2(t)，第二输入信号Sin2(t)包括第一输出信号Sout1(t)，升频信道板卡21和升频采样板卡22之间通过SRIO接口进行信号传输。需要说明的是，第二输入信号Sin2(t)是载波信号。
其中，信道升频通道单元211通过SRIO接口接收多个第二输入信号Sin2(t)，并同时对多个第二输入信号Sin2(t)进行一级升频处理，即频谱搬移和滤波处理，以获得多个第二输出信号Sout2(t)。其中，信道升频通道单元211包括多个并列设置的信道升频通道，每一个第二输入信号Sin2(t)对应一个信道升频通道，一个信道升频通道对应一个SRIO接口，每个信道升频通道内设置有第三混频器和第三滤波器。通过上位机对多个信道升频通道分别设定不同的频点，则相应的信道升频通道只输出符合设定频点的第二输出信号Sout2(t)。信道升频通道单元211将多个频点不同的第二输出信号Sout2(t)发送至信道切换矩阵212。
在本实施例中，信道升频通道的个数优选为32个，一个第二输入信号Sin2(t)对应一个信道升频通道，每一个信道升频通道的设定频点不同，第二输入信号Sin2(t)在信道升频通道中经第三混频器混频以及经第三滤波器滤波后输出符合设定频点的第二输出信号Sout2(t)，第二输入信号Sin2(t)是载波信号，则第二输出信号Sout2(t)是低中频子波束信号。信道升频通道单元211将32个第二输出信号Sout2(t)同时发送至信道切换矩阵212。
当需要处理大批量的第二输入信号Sin2(t)时，用户可根据待处理的第二输入信号Sin2(t)的数量增加相应的升频信道板卡21的数量，若升频信道板卡21的数量为a，每个升频信道板卡21上的信道升频通道的个数为b，则可被处理的第二输入信号Sin2(t)中载波信号的数量a×b，从信道升频通道单元211输出的第二输出信号Sout2(t)的数量为a×b。
信道切换矩阵212，用于接收来自信道升频通道单元211的多个第二输出信号Sout2(t)，并根据第二输出信号Sout2(t)的信息设置信道切换矩阵212中0和1的位置，从信道升频通道单元211输出的多个第二输出信号Sout2(t)构成第二矩阵，信道切换矩阵212左乘第二矩阵，将同一类的第二输出信号Sout2(t)叠加合成第三输出信号Sout3(t)。在本实施例中，同一类的第二输出信号Sout2(t)指的是带宽相同的第二输出信号Sout2(t)，一个带宽对应多个频点，第二输出信号Sout2(t)是低中频子波束信号，则第三输出信号Sout3(t)是低中频的波束信号。信道切换矩阵212将多个第三输出信号Sout3(t)通过对应的SRIO接口发送至升频采样板卡22。
需要说明的是，第二输出信号Sout2(t)的信息包括第二输出信号Sout2(t)相对应的信道升频通道的地址信息以及第二输出信号Sout2(t)的频点信息。多个第二输出信号Sout2(t)经信道切换矩阵212处理后，将同一类的第二输出信号Sout2(t)进行叠加。
在本实施例中，信道切换矩阵212是一个动态变化的矩阵，矩阵的行表示每个第二输出信号Sout2(t)对应的通道地址，矩阵的列表示每个通道地址下的业务信道。例如，32个第二输出信号Sout2(t)构成1×32的矩阵Q，信道切换矩阵212则是一个32×32的矩阵N，矩阵N的行表示地址0～31，矩阵N的列表示每个地址下具有32个业务信道。上位机根据第二输出信号Sout2(t)的信息设置矩阵N中0和1的位置，矩阵N左乘矩阵Q，将同一类的第二输出信号Sout2(t)进行叠加。在信号处理的过程中，信道切换矩阵212的行列数可以根据第二输出信号Sout2(t)的数量进行调整。
采样切换矩阵221，用于接收来自信道切换矩阵212的多个第三输出信号Sout3(t)，并根据第三输出信号Sout3(t)的信息设置采样切换矩阵221中0和1的位置，从信道切换矩阵212输出的多个第三输出信号Sout3(t)构成第三矩阵，采样切换矩阵221左乘第三矩阵，将同一类的第三输出信号Sout3(t)进一步叠加合成第四输出信号Sout4(t)。在本实施例中，同一类的第三输出信号Sout3(t)指的是带宽相同的第三输出信号Sout3(t)，一个带宽对应多个频点，第四输出信号Sout4(t)为中高频波束信号。采样切换矩阵221将多个第四输出信号Sout4(t)发送至采样升频通道单元222。
需要说明的是，第三输出信号Sout3(t)的信息包括第三输出信号Sout3(t)相对应的SRIO接口的地址信息以及第三输出信号Sout3(t)的频点信息。多个第三输出信号Sout3(t)经采样切换矩阵221处理后，将同一类的第三输出信号Sout3(t)进行叠加。
在本实施例中，采样切换矩阵221是一个动态变化的矩阵，矩阵的行表示每个第三输出信号Sout3(t)对应的SRIO接口地址，矩阵的列表示每个接口地址下的业务信道。例如，32个第三输出信号Sout3(t)构成1×32的矩阵H，采样切换矩阵221则是一个32×32的矩阵G，矩阵G的行表示地址0～31，矩阵G的列表示每个地址下具有32个业务信道。上位机根据第三输出信号Sout3(t)的信息设置矩阵G中0和1的位置，矩阵G左乘矩阵H，将同一类的第三输出信号Sout3(t)进行叠加。在信号处理的过程中，采样切换矩阵221的行列数可以根据第三输出信号Sout3(t)的数量进行调整。
采样升频通道单元222，用于接收来自采样切换矩阵221的多个第四输出信号Sout4(t)，并同时对多个第四输出信号Sout4(t)进行二级升频处理，即频谱搬移和滤波处理，以获得多个第五输出信号Sout5(t)。其中，采样升频通道单元222包括多个并列设置的采样升频通道，每一个第四输出信号Sout4(t)对应一个采样升频通道，每个采样升频通道内设置有第四混频器和第四滤波器。通过上位机对多个采样升频通道分别设定不同的频点，则相应的采样升频通道只输出符合设定频点的第五输出信号Sout5(t)。采样升频通道单元222将多个频点不同的第五输出信号Sout5(t)发送至DA转换单元223。
在本实施例中，采样升频通道的个数优选为7个，一个第四输出信号Sout4(t)对应一个采样升频通道，每个采样升频通道的设定频点不同，第四输出信号Sout4(t)在采样升频通道中经第四混频器混频以及经第四滤波器滤波后输出符合设定频点的第五输出信号Sout5(t)，第四输出信号Sout4(t)是中高频波束信号，则第五输出信号Sout5(t)是中高频蜂窝信号。采样升频通道单元222将7个第五输出信号Sout5(t)同时发送至DA转换单元223。
DA转换单元223，用于接收和转换来自采样升频通道单元222的多个第五输出信号Sout5(t)，DA转换单元223将第五输出信号Sout5(t)由数字信号转换成模拟信号，被转换的第五输出信号Sout5(t)仍为蜂窝信号。被转换的第五输出信号Sout5(t)即为相应的终端输出信号Sout(t)。DA转换单元223将被转换的第五输出信号Sout5(t)发送至相应的终端设备使用。
利用上述信号处理装置，用户可根据实际需要增加降频采样板卡11、降频信道板卡12、升频信道板卡21以及升频采样板卡22的数量，也即是增加各板卡上相应的信号处理单元的数量，进一步地增加了信号的传输通道，当处理大批量的信号时，能有效防止传输通道发生拥堵，有利于提高信号处理的速度，进一步提高信号处理装置的工作效率。
如图4所示为实际应用的信号处理装置的系统框图，基于接收模块侧，AD转换单元接收和转换多个第一输入信号后，将多个被转换的第一输入信号发送至采样降频通道单元。采样降频通道单元中的多个采样降频通道与多个被转换的第一输入信号一一对应，一个采样降频通道处理一个被转换的第一输入信号；多个采样降频通道分别通过其内设的第一混频器和第一滤波器对多个被转换的第一输入信号进行一级降频处理，以提取多个低中频波束信号；采样降频通道单元将多个低中频波束信号通过SRIO接口发送至降频切换矩阵。降频切换矩阵对多个低中频波束信号进行筛选，保留携带有效载波的低中频波束信号，并将多个被保留的低中频波束信号发送至信道降频通道单元。信道降频通道单元中的多个信道降频通道与多个被保留的低中频波束信号一一对应，一个信道降频通道处理一个被保留的低中频波束信号；多个信道降频通道通过其内设的第二混频器和第二滤波器对多个被保留的低中频波束信号进行二级降频处理，以提取多个第一输出信号。
基于发射模块侧，信道升频通道单元中的多个信道升频通道分别通过SRIO接口同时接收第二输入信号，第二输入信号包括来自接收模块的第一输出信号，一个信道升频通道处理一个第二输入信号；多个信道升频通道分别通过其内设的第三混频器和第三滤波器对多个第二输入信号进行一级升频处理，以获得多个第二输出信号；信道升频通道单元将多个第二输出信号发送至信道切换矩阵。信道切换矩阵对多个第二输出信号中同一类的第二输出信号进行叠加，以获得多个第三输出信号；信道切换矩阵将多个第三输出信号发送至采样切换矩阵。采样切换矩阵对多个第三输出信号中同一类的第三输出信号进行叠加，以获得多个第四输出信号；采样切换矩阵将多个第四输出信号发送至采样升频通道单元。采样升频通道中的多个采样升频通道与多个第四输出信号一一对应，多个采样升频通道分别通过其内设的第四混频器和第四滤波器对多个第四输入信号进行二级升频处理，以获得多个第五输出信号，采样升频通道单元将多个第五输出信号发送至DA转换单元。多个第五输出信号被DA转换单元转换后形成相应的终端输出信号。
本发明第二方面实施例提供了一种信号处理方法，基于接收模块侧，其中，接收模块1包括降频采样板卡11和降频信道板卡12，降频采样板卡11上设置有AD转换单元111和采样降频通道单元112，降频信道板卡12上设置有降频切换矩阵121和信道降频通道单元122。如图5所示，该信号处理方法包括以下步骤：
S100、AD转换单元接收和转换多个第一输入信号，并将多个被转换的第一输入信号发送至采样降频通道单元。
S110、采样降频通道单元接收多个被转换的第一输入信号后，对多个被转换的第一输入信号进行一级降频处理，以提取多个低中频波束信号，采样降频通道单元将多个低中频波束信号发送至降频切换矩阵。
S120、降频切换矩阵接收多个低中频波束信号，并对多个低中频信号进行筛选，保留携带有效载波的低中频波束信号。降频切换矩阵将多个被保留的低中频波束信号发送至信道降频通道单元。
S130、信道降频通道单元接收多个被保留的低中频波束信号后，对多个被保留的低中频波束信号进行二级降频处理，以提取多个第一输出信号。
本发明第二方面实施例提供了一种信号处理方法，基于发射模块侧，其中，发射模块2包括信道升频信道板卡21和升频采样板卡22，升频信道板卡21上设置有信道升频通道单元211和信道切换矩阵212，升频采样板卡22上设置有采样切换矩阵221、采样升频通道单元222和DA转换单元223。如图6所示，该信号处理方法包括以下步骤：
S200、信道升频通道单元接收多个第二输入信号，并对多个第二输入信号进行一级升频处理，以获得多个第二输出信号，信道升频通道单元将多个第二输出信号发送至信道切换矩阵。在该步骤中，第二输入信号包括第一输出信号。
S210、信道切换矩阵接收多个第二输出信号，并对多个第二输出信号中同一类的第二输出信号进行叠加，以获得多个第三输出信号，信道切换矩阵将多个第三输出信号发送至采样切换矩阵。
S220、采样切换矩阵接收多个第三输出信号，并对多个第三输出信号中同一类的第三输出信号进行叠加，以获得多个第四输出信号，采样切换矩阵将多个第四输出信号发送至采样升频通道单元。
S230、采样升频通道单元接收多个第四输出信号，并对多个第四输出信号进行二级降频处理，以获得多个第五输出信号，采样升频通道单元将多个第五输出信号发送至DA转换单元。
S240、DA转换单元接收和转换多个第五输出信号，以形成相应的终端输出信号。
综上所述，应用于上述信号处理装置的信号处理方法，能有效地防止相应的终端输出信号失真。
上面结合附图对本实施例作了详细说明，但是本不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (5)
1.一种信号处理装置，其特征在于，基于FPGA平台，包括接收模块和发射模块，
所述接收模块，用于接收并转换多个第一输入信号，并分别对多个被转换的所述第一输入信号进行降频和筛选以形成多个第一输出信号，所述接收模块将多个所述第一输出信号发送至所述发射模块；
所述接收模块包括降频采样板卡和降频信道板卡，
所述降频采样板卡，用于接收并转换多个所述第一输入信号，并分别对所述多个被转换的第一输入信号进行一级降频以提取多个低中频波束信号，所述降频采样板卡将所述多个低中频波束信号发送至所述降频信道板卡；
所述降频信道板卡，用于接收来自所述降频采样板卡的所述多个低中频波束信号，并分别对所述多个低中频波束信号进行筛选和二级降频以形成所述多个第一输出信号，所述降频信道板卡将所述多个第一输出信号发送至所述发射模块；
所述发射模块，用于接收多个第二输入信号，所述第二输入信号包括来自所述接收模块的所述多个第一输出信号；所述发射模块分别对所述多个第二输入信号进行升频以获得多个第二输出信号；以及分别对所述多个第二输出信号进行叠加以获得多个第三输出信号；以及分别对所述多个第三输出信号进行叠加以获得多个第四输出信号；以及分别对所述多个第四输出信号进行升频以获得多个第五输出信号；以及分别对所述多个第五输出信号进行数模转换以获得相应的终端输出信号；
所述发射模块包括升频信道板卡和升频采样板卡，
所述升频信道板卡，用于接收多个第二输入信号，并分别对所述多个第二输入信号进行一级升频以获得所述多个第二输出信号，以及分别对所述多个第二输出信号中同一类的第二输出信号进行叠加以获得所述多个第三输出信号，所述升频信道板卡将所述多个第三输出信号发送至所述升频采样板卡；
所述升频采样板卡，用于接收来自所述升频信道板卡的所述多个第三输出信号，并分别对所述多个第三输出信号中同一类的第三输出信号进行叠加以获得所述多个第四输出信号，以及分别对所述多个第四输出信号进行升频以获得多个第五输出信号；以及分别对所述多个第五输出信号进行转换以获得相应的所述终端输出信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述降频采样板卡上设置有AD转换单元和采样降频通道单元，
所述AD转换单元，用于接收和转换多个所述第一输入信号，并将所述多个被转换的第一输入信号发送至所述采样降频通道单元；
所述采样降频通道单元，包括多个采样降频通道，所述多个采样降频通道与所述多个被转换的第一输入信号一一对应，所述多个采样降频通道接收所述多个被转换的第一输入信号，并对所述多个被转换的第一输入信号进行一级降频以提取所述多个低中频波束信号；所述采样降频通道单元将所述多个低中频波束信号发送至所述降频信道板卡。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述降频信道板卡上设置有降频切换矩阵和信道降频通道单元，
所述降频切换矩阵，用于接收并筛选来自所述降频采样板卡的所述多个低中频波束信号，并将被保留的所述多个低中频波束信号发送至所述信道降频通道单元；
所述信道降频通道单元，包括多个信道降频通道，所述多个信道降频通道与被保留的所述多个低中频波束信号一一对应，所述多个信道降频通道接收被保留的所述多个低中频波束信号，并对被保留的所述多个低中频波束信号进行二级降频以提取所述多个第一输出信号，所述信道降频通道单元将所述多个第一输出信号发送至所述发射模块。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述升频信道板卡上设置有信道升频通道单元和信道切换矩阵，
所述信道升频通道单元，包括多个信道升频通道，所述多个信道升频通道与所述多个第二输入信号一一对应，所述多个信道升频通道接收所述多个第二输入信号，并对所述多个第二输入信号进行一级升频以获得所述多个第二输出信号，所述信道升频通道单元将所述多个第二输出信号发送至所述信道切换矩阵；
所述信道切换矩阵，用于接收所述多个第二输出信号，并分别对所述多个第二输出信号中同一类的第二输出信号进行叠加以获得所述多个第三输出信号，所述信道切换矩阵将所述多个第三输出信号发送至升频采样板卡。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述升频采样板卡上设置有采样切换矩阵、采样升频通道单元和DA转换单元，
采样切换矩阵，用于接收来自所述升频信道板卡的所述多个第三输出信号，并分别对所述多个第三输出信号中同一类的第三输出信号进行叠加以获得所述多个第四输出信号，所述采样切换矩阵将所述多个第四输出信号发送至所述采样升频通道单元；
所述采样升频通道单元，包括多个采样升频通道，所述多个采样升频通道与所述多个第四输出信号一一对应，所述多个采样升频通道接收所述多个第四输出信号，并对所述多个第四输出信号进行二级升频以获得所述多个第五输出信号，所述采样升频通道单元将所述多个第五输出信号发送至所述DA转换单元；
所述DA转换单元，用于接收和转换所述多个第五输出信号以获得相应的所述终端输出信号。
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