CN201307861Y - 多载波数字选频系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于软件无线电技术的多载波数字选频系统，包括ADC子系统、多载波数字中频处理子系统、MCU控制子系统及DAC子系统，其中ADC子系统包括A/D转换器、AGC判决器及AGC控制器，数字中频处理子系统包括多载波DDC子系统、接口模块、多载波DUC子系统和增益控制器。所述数字中频处理子系统分别与ADC子系统、DAC子系统及MCU控制子系统相连，所述MCU控制子系统还分别与ADC子系统及DAC子系统相连。本实用新型能支持任意载波数的多载波数字选频系统，载波数目可以根据实际设计要求任意进行增减，有效地提高了系统的灵活性和可扩展性。

Description

多载波数字选频系统

技术领域

本实用新型涉及无线通信的多载波技术领域，具体是指多载波数字选频系统。

背景技术

随着移动通信的日益发展，移动通信用户数急剧增加，运营商不得不对各种制式的移动通信系统进行扩容处理，以满足用户的通信需求。如中国移动通信集团，每年都要增加大量的载波数资源，以满足日益增长的移动通信用户市场需求。如今的通信系统扩容处理，逐步采用多载波技术，这就要求相应的移动通信产品也具有多载波处理能力。

通信技术的不断进步，也使得当今越来越多的通信产品采用数字技术来实现，所以，随着多载波系统的不断应用，一方面需要支持多载波处理功能的产品，另一方面，随着用户对产品体积、功耗方面的要求，产品需要逐步向低功耗、小型化、微型化方向发展。所以，从单载波处理系统扩展到多载波系统，不能简单将单路系统级联起来合成多载波系统，而应该将单路系统的功能进行合并和扩展，形成多载波系统，以完成多载波的信号的处理。在基于软件无线电架构的移动通信产品中，在现有技术和器件的限制下，需要具有多载波技术的数字下变频系统和数字上变频系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种多载波数字选频系统，其从多载波选频系统的架构设计出发，提出具有创新性结构的多载波数字下变频系统和数字上变频系统，并将数字下变频系统和数字上变频有机结合起来，实现多通道信号处理，有效降低多载波数字选频系统的成本、体积和功耗，提高了系统的灵活性和可扩展性。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：多载波数字选频系统，包括ADC(模数转换)子系统、多载波数字中频处理子系统、MCU(微处理器)控制子系统及DAC子系统，所述多载波数字中频处理子系统分别与ADC子系统、DAC子系统及MCU控制子系统相连，所述MCU控制子系统还分别与ADC子系统及DAC子系统相连。

为更好地实现本实用新型，所述ADC子系统包括AGC(Automatic GainControl：自动增益控制)控制器、AGC判决器及A/D转换器，所述AGC控制器的输入端与模拟中频信号、AGC判决器分别连接，形成AGC判决的闭环系统，以对A/D转换器实现有效的AGC控制，AGC控制器的输出端与A/D转换器连接，所述A/D转换器还与所述MCU控制子系统相连；

所述多载波数字选频系统，集成了多载波数字中频处理子系统，而多载波数字中频处理子系统能实现对多载波信号的数字下变频和数字上变频等处理，实现对多载波信号的数字选频功能。

所述多载波数字中频处理子系统包括依次连接的多载波DDC(数字下变频)子系统、接口模块、多载波DUC(数字上变频)子系统及增益控制器，且所述多载波DDC子系统的输入端与所述ADC子系统的A/D转换器连接，多载波DDC子系统的一个输出端与ADC子系统的AGC判决器连接，另一个输出端与多载波数字中频处理子系统的接口模块相连接，所述增益控制器还与所述DAC子系统相连，所述多载波DDC子系统、接口模块、多载波DUC子系统和增益控制器均分别与MCU控制子系统相连。

所述AGC判决器的输入信号来自经过多载波DDC处理后的I、Q数据，而不是直接对经过A/D转换器转换后的数字中频信号。经过DDC处理后的I、Q数据，由于经过了抽取和滤波处理，数据速率很低，适合进行AGC控制的判断和信号处理，从而，减轻了AGC判决器的数据处理压力，使得系统更具有可实现性。

所述多载波DDC(数字下变频)子系统，包括单通道NCO产生模块、第一级正交调制处理模块、第一级抽取滤波器组、多通道NCO产生模块、第二级复数调制处理模块、第二级抽取滤波器组、可变增益调节模块和DDC子系统总控制模块；所述ADC子系统的数字中频信号输出端与第一级正交调制处理模块、第一级抽取滤波器组、第二级复数调制处理模块、第二级抽取滤波器组、可变增益调节模块依次连接；所述单通道NCO产生模块的输出端与第一级正交调制处理模块的输入端连接；所述多通道NCO产生模块的输出端与第二级复数调制处理模块的输入端连接；所述DDC子系统总控制模块的输出端同时与单通道NCO产生模块、多通道NCO产生模块、可变增益调节模块的输入端连接。

所述多载波DUC(数字上变频)子系统，包括多个第一级内插滤波器组、多通道NCO产生模块、第一级复数调制和信号累加处理模块、第二级内插滤波器组、第二级复数调制处理模块、第三级正交调制处理模块、增益调节模块、本振抑制模块，所述多个第一级内插滤波器组输出端分别依次通过第一级复数调制和信号累加处理模块、第二级内插滤波器组、第二级复数调制处理模块、第三级正交调制处理模块、增益调节模块与本振抑制模块输入端连接，所述多个第一级内插滤波器组与多个通道数据输出信号连接，所述多通道NCO产生模块输出端与第一级复数调制和累加处理模块输入端连接；所述单通道NCO产生模块I的输出端与第二级复数调制处理模块的输入端连接，所述单通道NCO产生模块II的输出端与第三级正交调制处理模块的输入端连接。

所述MCU控制子系统负责整个多载波数字选频系统的工作参数的配置、控制、软件更新和下载以及多载波数字选频系统工作状态的监测。所述MCU控制子系统包括ADC参数配置子模块、DAC(数模转换)参数配置子模块、多载波DDC参数配置子模块、增益控制子模块、接口控制子模块、多载波DUC参数配置子模块、监控和告警子模块、程序下载和更新子模块。所述MCU控制子系统中的ADC参数配置子模块与ADC子系统相连接，DAC(数模转换)参数配置子模块与DAC子系统相连接，多载波DDC参数配置子模块与多载波DDC子系统相连接，增益控制子模块与增益控制器相连接，接口控制子模块与宽带数字中频子系统中的接口子模块相连接，多载波DUC参数配置子模块与多载波DUC子系统相连接，实现对整个系统的智能控制。

所述DAC子系统也是本系统的关键部分之一，它主要接收来自多载波数字中频处理子系统的增益控制器的输出信号，实现对数字中频信号的数模转换处理，输出模拟中频信号。所述DAC子系统主要由D/A数模转换器组成，实现对数字信号的模拟转换处理。

本多载波数字选频系统的信号处理过程，其步骤包括：

(1)AGC控制器根据AGC判决器提供的控制信息，对前端模拟中频信号进行放大或衰减处理，并经A/D转换器输出数字中频信号；

(2)所述多载波DDC子系统对所述数字中频信号进行数字混频、抽取和滤波处理，输出低速的基带I、Q信号，基带I、Q信号返回到AGC判决器中，AGC判决器根据输入信号的特性(包括信号的幅度、能量、功率等)，生成相应的控制信息，再返回到AGC控制器中；同时，基带I、Q信号输入到接口模块，通过接口模块进行数据时序转换和调整，以及数据时钟域的隔离和转变等处理，输出给多载波DUC子系统进行内插、滤波和调制，得到数字中频信号的调制信号，然后经增益控制器进行增益调节后，输出给DAC子系统；

(3)DAC子系统对所述增益控制器的数字中频的输出信号进行数模转换处理，输出模拟中频信号，从而实现多载波数字选频的信号处理过程；

上述信号处理过程中，所述MCU控制子系统负责整个多载波数字选频系统的工作参数的配置和控制以及多载波数字选频系统工作状态的监测。

步骤(1)所述AGC控制器对前端模拟中频信号进行放大或衰减处理，具体是指当前端输入信号幅度过大，超出A/D的最大量化电平时，则进行衰减处理(如A/D的最大量化电平是10dBm，则当信号超过10dBm，就应该进行衰减处理)，以防止模拟中频信号超过A/D变换器的最大输入电平范围，而引起量化的过载失真；当前端输入信号幅度过小，低于A/D的最小量化电平时(也即信号幅度小于A/D接受的最低灵敏度)，为提高多载波数字选频系统的接收灵敏度，需要对输入信号进行放大处理(如A/D只能识别-50dBm以上的信号，则当信号幅度小于-50dBm输入的时候，就应该进行放大处理)。AGC控制器在起到保护A/D转换器的同时，能增大A/D转换器的动态范围，提高多载波数字选频系统的性能。

步骤(2)所述多载波DDC子系统对所述数字中频信号进行数字混频、抽取和滤波处理，输出低速的基带I、Q数据，具体包括以下步骤：

(2.11)所述A/D转换器输出的数字中频信号输入到第一级正交调制处理模块，与单通道NCO产生模块输出的cos和sin信号进行混频调制处理，输出零中频的数字信号，进入到第一级抽取滤波器组进行数据抽取和滤波处理；

(2.12)经过第一级抽取滤波器组进行抽取滤波后的数据输入到第二级复数调制处理模块，与多通道NCO产生模块产生的多个不同频率的cos和sin信号进行混频调制处理，形成多载波I、Q信号；多载波I、Q信号通过第二级抽取滤波器组进行进一步的数据抽取和滤波处理，输出低速的多载波基带I、Q信号；

(2.13)经过两级调制后的信号经过可变增益调节模块，每个载波信号根据系统指标要求，进行独立的增益自动调整，输出符合系统增益要求的基带I、Q信号。

在传统的多载波数字下变频系统中，多载波信号混频处理都是在A/D采样之后进行。但由于A/D采样输出的数据速率很高，这样，混频处理需要较多的资源，而如果在低速情况下进行混频调制处理，则完全可以采用时分复用的处理方式来节约资源。本实用新型将多载波信号混频调制处理模块放置在第一级抽取滤波模块之后，这样，由于经过第一级抽取滤波，数据速率不是很高，这样，就能利用时分复用资源的方式来实现混频调制运算，大大节约资源。

所述第一级抽取滤波器组和第二级抽取滤波器组可以为FIR、IIR、CIC、HB滤波器或其它形式的滤波器。

步骤(2)所述基带I、Q信号通过接口模块输出给多载波DUC子系统进行内插、滤波和调制，得到数字中频信号的调制信号，具体包括以下步骤：

(2.21)通过多载波数字中频处理子系统的接口模块处理后输出多个通道数据(例如通道1、通道2……通道N)，所述多个通道数据并行输出I、Q信号到所述多载波DUC子系统的多个第一级内插滤波器组进行数据内插和滤波处理；

(2.22)经内插和滤波处理后的数据和多通道NCO产生模块生成的本振信号一并送入到第一级复数调制处理模块和多通道信号累加处理模块进行第一级混频、调制处理及累加运算；

(2.23)累加后的I、Q数据输入到第二级内插滤波器组进行第二级的内插和滤波处理，内插滤波后的I、Q数据再依次输入到第二级复数调制处理模块、第三级正交调制处理模块相应进行第二级复数调制处理、第三级正交调制处理；

(2.24)经过三级调制后的信号经过增益调节模块，得到符合系统增益要求的I、Q信号，最后，I、Q信号再经过本振抑制处理模块抑制直流泄漏以及载波泄漏，输出最终的调制信号。

在所述多载波DUC(数字上变频)子系统中，为了提高并行输入数据的传输速率，需要采用数据内插处理，但内插会引入镜像成分，需要进行滤波。对应高倍数的内插处理，为了降低滤波器设计的难度，节约器件资源，一般要采用多级内插滤波器级联实现。系统中的第一级内插滤波器组和第二级内插滤波器组一般都是由一个或两个内插滤波器组成，特殊情况下，会采用三个内插滤波器来构成内插滤波器组。其中，内插滤波器可以为FIR、IIR以及CIC、半带内插滤波器等。如系统第一级内插需要实现16倍数据内插处理，可以采用CIC内插4倍和FIR内插4倍来实现，可以采用直接利用FIR实现内插16倍处理，也可以采用半带滤波器内插2倍、CIC内插2倍以及FIR内插4倍来实现。

在传统的多通道数字上变频系统中，累加和在最后一级进行，由于数字上变频处理之后，最后输出的数据速率很高，这样，累加处理需要加法树来支持，需要较多的资源，而如果在低速情况下进行累加处理，可以采用时分复用的处理方式来节约资源。本实用新型将多通道信号累加处理模块放置在第一级内插和复数调制处理模块之后，这样，由于经过第一级内插滤波，数据速率不是很高，这样，就可以采用时分复用资源的方式来实现累加运算，而无需传统的加法树架构来实现求和处理，可以大大节约资源。累加之后的数据和包含了每一个通道的数据，后续的内插和调制处理，相当于对一个通道的信号进行处理，经过累加求和模块，已经将多通道的数字上变频处理转换为单通道的上变频处理，简化了后续内插滤波和调制处理。

在本多载波DUC(数字上变频)子系统中，为了进一步优化设计，提高资源的复用率，将第一级复数调制处理模块以及多通道信号累加处理模块结合起来，利用一种比较特殊的结构形式来实现，以达到在进行复数调制的同时，对调制信号进行累加处理，最后即可输出经过调制后的信号累加和结果。

在本多载波DUC(数字上变频)子系统中，对调制后的输出的信号进行增益调节和控制，以满足系统设计中对信号输入、输出增益的控制要求。增益调节模块开放了一些用户接口，以使得用户能够根据系统设计要求，任意的修改系统增益。

本多载波DUC(数字上变频)子系统的本振抑制模块抑制实现抵消上变频处理，由于设计处理等所引入的直流信号以及载波泄漏信号，提高系统性能。在数字上变频处理中，不可避免会引入直流信号，可以采用“对称舍入”处理方法来抑制直流泄漏，也可以采用直流滤波的方法实现对直流的抑制，还可以采用其他的方法来进行直流的抑制，如求取信号的均值，对信号进行补偿处理。而且，在多载波上变频系统中，每个频点对应的载波泄漏也会对系统性能带来较大的影响，所以，需要对载波泄漏信号进行抑制处理，以减小载波泄漏对其他通道的干扰。

本多载波数字选频系统中的数字信号处理技术可以利用专用ASIC芯片实现，也可以利用DSP、FPGA、CPLD、EPLD等可编程逻辑器件实现。本多载波数字选频系统可应用于GSM、CDMA、DCS、JDC、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000、Wimax等通信体制的基站、基站子系统、射频拉远系统和载波调度等系统。

此外，由于所述AGC判决器的输入信号来自多载波DDC子系统得输出，因此，可以将A/D转换器和DDC子系统集成在一个系统中，这样，该集成化的系统也可以通过专用ASIC芯片实现。

本多载波数字选频系统还可适用于无线、光纤、FSO(Free Space Opt icalCommunication：自由空间光通信)直放站等数字直放站系统等。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)从多载波系统的架构设计出发，利用具有新颖结构的多载波数字下变频系统和数字上变频系统，摒弃了传统的基于叠加方式的从单载波系统扩展到多载波系统，而是将多载波系统作为一个统一整体进行设计，提升了整个系统的精妙性。

(2)采用数字中频技术实现对数字中频信号的抽取、内插、混频和滤波处理，实现了对多载波信号的数字选频功能，减少了模拟器件的使用，提高了系统性能的一致性，便于系统调试和生产；

(3)有利于采用诸如FPGA、CPLD、EPLD、DSP等可编程逻辑器件实现，载波数可以随应用需求增减，大大增加了系统的灵活性和可扩展性；

(4)易于实现多载波数字选频系统的小型化和微型化。

附图说明

图1是本实用新型多载波数字选频系统的整体结构示意图；

图2是本实用新型中的多载波DDC子系统结构示意图；

图3是本实用新型中的多载波DUC子系统结构示意图。

图4是本实用新型中MCU控制子系统的结构示意图；

图5是本实用新型中MCU控制子系统与其他子模块的连接关系图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1所示，本系统由ADC子系统、多载波数字中频处理子系统、MCU控制子系统及DAC子系统，所述数字中频处理子系统分别与ADC子系统、DAC子系统及MCU控制子系统相连，所述MCU控制子系统还分别与ADC子系统及DAC子系统相连。

所述多载波数字选频系统，其特征之一在于集成了多载波数字中频处理子系统，而多载波数字中频处理子系统能实现对多载波信号的数字下变频和数字上变频等处理，实现对多载波信号的数字选频功能。其中，多载波数字中频处理子系统集成了多载波DDC子系统和多载波DUC子系统，从单独模块的功能来看，多载波DDC子系统实现了数字混频、抽取和滤波处理，而多载波DUC子系统实现了内插、滤波和调制功能，但将这两者有机结合起来，就可以实现对多载波信号的数字选频功能，形成了一个新的应用模式。

本多载波数字选频系统的信号处理过程，其步骤包括：

(1)AGC控制器根据AGC判决器提供的控制信息，对前端模拟中频信号进行放大或衰减处理，并经A/D转换器输出数字中频信号；

(2)所述多载波DDC子系统对所述数字中频信号进行数字混频、抽取和滤波处理，输出低速的基带I、Q信号，基带I、Q信号返回到AGC判决器中，AGC判决器根据输入信号的特性(包括信号的幅度、能量、功率等)，生成相应的控制信息，再返回到AGC控制器中；同时，基带I、Q信号输入到接口模块，通过接口模块进行数据时序转换和调整，以及数据时钟域的隔离和转变等处理，输出给多载波DUC子系统进行内插、滤波和调制，得到数字中频信号的调制信号，然后经增益控制器进行增益调节后，输出给DAC子系统；

(3)DAC子系统对所述增益控制器的数字中频的输出信号进行数模转换处理，输出模拟中频信号，从而实现多载波数字选频的信号处理过程；

上述信号处理过程中，所述MCU控制子系统负责整个多载波数字选频系统的工作参数的配置和控制以及多载波数字选频系统工作状态的监测。

由图1可知，ADC子系统包括AGC控制器、AGC判决器及A/D转换器。其中，A/D转换器是本系统的关键器件之一，它用于接收输入的模拟中频信号，并对该模拟中频信号进行模数转换处理，输出高速率的数字中频信号。由于数字中频处理子系统对A/D转换器的要求较高，一般需要高速、宽动态范围的A/D转换器，因此，为了降低对前端A/D转换器的要求，本多载波数字选频系统添加了AGC控制器及AGC判决器，以提高A/D的动态范围。所述AGC判决器分别与AGC控制器以及多载波DDC子模块的输出端相连，所述AGC控制器的输入端与模拟中频信号、AGC判决器分别连接，形成AGC判决的闭环系统，以对A/D转换器实现有效的AGC控制，AGC控制器的输出端与A/D转换器连接，所述A/D转换器还与所述MCU控制子系统相连。。

所述多载波数字选频系统，其特征之一在于其AGC判决器的输入信号来自经过多载波DDC处理后的I、Q数据，而不是直接对经过A/D转换器转换后的数字中频信号。经过DDC处理后的I、Q数据，由于经过了抽取和滤波处理，数据速率很低，适合进行AGC控制的判断和信号处理，从而，减轻了AGC判决器的数据处理压力，使得系统更具有可实现性。

所述ADC子系统中的AGC控制处理流程如下：AGC控制器根据AGC判决器提供的控制信息，对前端模拟中频信号进行放大或衰减处理，并经A/D转换器输出数字中频信号；

所述AGC控制器对前端模拟中频信号进行放大或衰减处理，具体是指当前端输入信号幅度过大，超出A/D的最大量化电平时，则进行衰减处理(如A/D的最大量化电平是10dBm，则当信号超过10dBm，就应该进行衰减处理)，以防止模拟中频信号超过A/D变换器的最大输入电平范围，而引起量化的过载失真；当前端输入信号幅度过小，低于A/D的最小量化电平时(也即信号幅度小于A/D接受的最低灵敏度)，为提高多载波数字选频系统的接收灵敏度，需要对输入信号进行放大处理(如A/D只能识别-50dBm以上的信号，则当信号幅度小于-50dBm输入的时候，就应该进行放大处理)。AGC控制器在起到保护A/D转换器的同时，能增大A/D转换器的动态范围，提高多载波数字选频系统的性能。

如图1所示，所述多载波数字中频处理子系统包括依次连接的多载波DDC(数字下变频)子系统、接口模块、多载波DUC(数字上变频)子系统及增益控制器，且所述多载波DDC子系统的输入端与所述ADC子系统的A/D转换器连接，多载波DDC子系统的一个输出端与ADC子系统的AGC判决器连接，另一个输出端与多载波数字中频处理子系统的接口模块相连接，所述增益控制器还与所述DAC子系统相连，所述多载波DDC子系统、接口模块、多载波DUC子系统和增益控制器均分别与MCU控制子系统相连。

如图4、5所示，所述MCU控制子系统包括ADC参数配置子模块、DAC参数配置子模块、多载波DDC参数配置子模块、增益控制子模块、接口控制子模块、多载波DUC参数配置子模块、监控和告警子模块、程序下载和更新子模块。所述MCU控制子系统中的ADC参数配置子模块与ADC子系统相连接，DAC参数配置子模块与DAC子系统相连接，多载波DDC参数配置子模块与多载波DDC子系统相连接，增益控制子模块与增益控制器相连接，接口控制子模块与宽带数字中频子系统中的接口子模块相连接，多载波DUC参数配置子模块与多载波DUC子系统相连接，实现对ADC子系统、多载波DDC子系统、接口模块、多载波DUC子系统、增益控制器以及DAC子系统的控制和告警处理。其中，MCU子系统可以控制数字选频系统的A/D转换器的转换带宽、转换速率、输出数据位数等指标参数；可以控制DAC子系统的转换带宽、转换速率、输出数据位数等指标参数；可以控制多载波DDC子系统和多载波DUC子系统的速率选择、滤波器系数选择等参数；可以控制整个数字中频处理子系统的增益等；可以通过系统总线同数字选频系统的各个子模块进行实时监控和告警处理，若某一子系统或是子模块出现工作异常，则进行系统复位处理及进行告警上报处理。MCU控制子系统还提供整个系统的程序下载和更新，如FPGA、DSP程序的下载。

所述DAC子系统也是本系统的关键部分之一，它主要接收来自数字中频处理子系统的增益控制器的输出信号，实现对数字中频信号的数模转换处理，输出模拟中频信号。DAC子系统转换精度以及交调指标，对本系统的性能有很大的影响。所以，需要根据选频系统的应用需求，结合系统相应的指标要求，合理的选择相应的DAC子系统。

如图1所示，多载波数字中频处理子系统的DDC子系统主要是对数字中频信号进行数字混频、抽取和数字滤波等处理，实现把中频信号搬移到零中频，将高速率的数字信号抽取为低速率的基带数字信号的功能。

如图2所示，本实用新型中的多载波DDC(数字下变频)子系统包括单通道NCO产生模块、第一级正交调制处理模块、第一级抽取滤波器组、多通道NCO产生模块、第二级复数调制处理模块、第二级抽取滤波器组、可变增益调节模块和DDC子系统总控制模块；所述ADC子系统的数字中频信号输出端与第一级正交调制处理模块、第一级抽取滤波器组、第二级复数调制处理模块、第二级抽取滤波器组、可变增益调节模块依次连接；所述单通道NCO产生模块的输出端与第一级正交调制处理模块的输入端连接；所述多通道NCO产生模块的输出端与第二级复数调制处理模块的输入端连接；所述DDC子系统总控制模块的输出端同时与单通道NCO产生模块、多通道NCO产生模块、可变增益调节模块的输入端连接。

如图2，多载波DDC(数字下变频)子系统的信号处理方法，包括以下步骤：

(1)所述A/D转换器输出的数字中频信号输入到第一级正交调制处理模块，与单通道NCO产生模块输出的cos和sin信号进行混频调制处理，输出零中频的数字信号，进入到第一级抽取滤波器组进行数据抽取和滤波处理；

(2)经过第一级抽取滤波器组进行抽取滤波后的数据输入到第二级复数调制处理模块，与多通道NCO产生模块产生的多个不同频率的cos和sin信号进行混频调制处理，形成多载波I、Q信号；多载波I、Q信号通过第二级抽取滤波器组进行进一步的数据抽取和滤波处理，输出低速的多载波基带I、Q信号；

(3)经过两级调制后的信号经过可变增益调节模块，每个载波信号根据系统指标要求，进行独立的增益自动调整，输出符合系统增益要求的基带I、Q信号。

在传统的多载波数字下变频系统中，多载波信号混频处理都是在A/D采样之后进行。但由于A/D采样输出的数据速率很高，这样，混频处理需要较多的资源，而如果在低速情况下进行混频调制处理，则完全可以采用时分复用的处理方式来节约资源。本实用新型将多载波信号混频调制处理模块放置在第一级抽取滤波模块之后，这样，由于经过第一级抽取滤波，数据速率不是很高，这样，就能利用时分复用资源的方式来实现混频调制运算，大大节约资源。

所述第一级抽取滤波器组和第二级抽取滤波器组可以为FIR、IIR、CIC、HB滤波器或其它形式的滤波器。

如图3所示，本实用新型中的多载波DUC(数字上变频)子系统，包括多个第一级内插滤波器组、多通道NCO产生模块、第一级复数调制和信号累加处理模块、第二级内插滤波器组、第二级复数调制处理模块、第三级正交调制处理模块、增益调节模块、本振抑制模块，所述多个第一级内插滤波器组输出端分别依次通过第一级复数调制和信号累加处理模块、第二级内插滤波器组、第二级复数调制处理模块、第三级正交调制处理模块、增益调节模块与本振抑制模块输入端连接，所述多个第一级内插滤波器组与多个通道数据输出信号连接，所述多通道NCO产生模块输出端与第一级复数调制和累加处理模块输入端连接；所述单通道NCO产生模块I的输出端与第二级复数调制处理模块的输入端连接，所述单通道NCO产生模块II的输出端与第三级正交调制处理模块的输入端连接。

如图3，多载波DUC(数字上变频)子系统的信号处理方法，包括以下步骤：

(1)通过多载波数字中频处理子系统的接口模块处理后输出多个通道数据(例如通道1、通道2……通道N)，所述多个通道数据并行输出I、Q信号到所述多载波DUC子系统的多个第一级内插滤波器组进行数据内插和滤波处理；

(2)经内插和滤波处理后的数据和多通道NCO产生模块生成的本振信号一并送入到第一级复数调制处理模块和多通道信号累加处理模块进行第一级混频、调制处理及累加运算；

(3)累加后的I、Q数据输入到第二级内插滤波器组进行第二级的内插和滤波处理，内插滤波后的I、Q数据再依次输入到第二级复数调制处理模块、第三级正交调制处理模块相应进行第二级复数调制处理、第三级正交调制处理；

(4)经过三级调制后的信号经过增益调节模块，得到符合系统增益要求的I、Q信号，最后，I、Q信号再经过本振抑制处理模块抑制直流泄漏以及载波泄漏，输出最终的调制信号。

在数字上变频子系统中，为了提高并行输入数据的传输速率，需要采用数据内插处理，但内插会引入镜像成分，需要进行滤波。对应高倍数的内插处理，为了降低滤波器设计的难度，节约器件资源，一般要采用多级内插滤波器级联实现。系统中的第一级内插滤波器组和第二级内插滤波器组一般都是由一个或两个内插滤波器组成，特殊情况下，会采用三个内插滤波器来构成内插滤波器组。其中，内插滤波器可以为FIR、IIR以及CIC、半带内插滤波器等。如系统第一级内插需要实现16倍数据内插处理，可以采用CIC内插4倍和FIR内插4倍来实现，可以采用直接利用FIR实现内插16倍处理，也可以采用半带滤波器内插2倍、CIC内插2倍以及FIR内插4倍来实现。

在传统的多通道数字上变频系统中，累加和在最后一级进行，由于数字上变频处理之后，最后输出的数据速率很高，这样，累加处理需要加法树来支持，需要较多的资源，而如果在低速情况下进行累加处理，可以采用时分复用的处理方式来节约资源。本实用新型将多通道信号累加处理模块放置在第一级内插和复数调制处理模块之后，这样，由于经过第一级内插滤波，数据速率不是很高，这样，就可以采用时分复用资源的方式来实现累加运算，而无需传统的加法树架构来实现求和处理，可以大大节约资源。累加之后的数据和包含了每一个通道的数据，后续的内插和调制处理，相当于对一个通道的信号进行处理，经过累加求和模块，已经将多通道的数字上变频处理转换为单通道的上变频处理，简化了后续内插滤波和调制处理。

在本实用新型中，为了进一步优化设计，提高资源的复用率，将第一级复数调制处理模块以及多通道信号累加处理模块结合起来，利用一种比较特殊的结构形式来实现，以达到在进行复数调制的同时，对调制信号进行累加处理，最后即可输出经过调制后的信号累加和结果。

在本实用新型中，对调制后的输出的信号进行增益调节和控制，以满足系统设计中对信号输入、输出增益的控制要求。增益调节模块开放了一些用户接口，以使得用户能够根据系统设计要求，任意的修改系统增益。

本实用新型的本振抑制模块抑制实现抵消上变频处理，由于设计处理等所引入的直流信号以及载波泄漏信号，提高系统性能。在数字上变频处理中，不可避免会引入直流信号，可以采用“对称舍入”处理方法来抑制直流泄漏，也可以采用直流滤波的方法实现对直流的抑制，还可以采用其他的方法来进行直流的抑制，如求取信号的均值，对信号进行补偿处理。而且，在多载波上变频系统中，每个频点对应的载波泄漏也会对系统性能带来较大的影响，所以，需要对载波泄漏信号进行抑制处理，以减小载波泄漏对其他通道的干扰。

本系统中的数字信号处理技术可以利用专用ASIC芯片实现，也可以利用DSP、FPGA、CPLD、EPLD等可编程逻辑器件实现。本系统可应用于GSM、CDMA、DCS、JDC、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000、Wimax等通信体制的基站、基站子系统、射频拉远系统和载波调度等系统。

此外，由于AGC判决器的输入信号来自多载波DDC子系统的输出，因此，可以将A/D转换器和DDC子系统集成在一个系统中，这样，该集成化的系统也可以通过专用ASIC芯片实现。

本多载波数字选频系统还可适用于无线、光纤、FSO(Free Space OpticalCommunication：自由空间光通信)直放站等数字直放站系统。

所述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1、多载波数字选频系统，其特征在于：包括ADC子系统、多载波数字中频处理子系统、MCU控制子系统及DAC子系统，所述多载波数字中频处理子系统分别与ADC子系统、DAC子系统及MCU控制子系统相连，所述MCU控制子系统还分别与ADC子系统及DAC子系统相连。

2、根据权利要求1多载波数字选频系统，其特征在于：所述ADC子系统包括AGC控制器、AGC判决器及A/D转换器，所述AGC控制器的输入端与模拟中频信号、AGC判决器分别连接，AGC控制器的输出端与A/D转换器连接，所述A/D转换器还与所述MCU控制子系统相连；

所述多载波数字中频处理子系统包括依次连接的多载波DDC子系统、接口模块、多载波DUC子系统及增益控制器，所述多载波DDC子系统的输入端与所述ADC子系统的A/D转换器连接，多载波DDC子系统的一个输出端与ADC子系统的AGC判决器连接，另一个输出端与多载波数字中频处理子系统的接口模块相连接，所述增益控制器还与所述DAC子系统相连，所述多载波DDC子系统、接口模块、多载波DUC子系统和增益控制器均分别与MCU控制子系统相连。

3、根据权利要求2多载波数字选频系统，其特征在于：所述多载波DDC子系统，包括单通道NCO产生模块、第一级正交调制处理模块、第一级抽取滤波器组、多通道NCO产生模块、第二级复数调制处理模块、第二级抽取滤波器组、可变增益调节模块和DDC子系统总控制模块；所述ADC子系统的数字中频信号输出端与第一级正交调制处理模块、第一级抽取滤波器组、第二级复数调制处理模块、第二级抽取滤波器组、可变增益调节模块依次连接；所述单通道NCO产生模块的输出端与第一级正交调制处理模块的输入端连接；所述多通道NCO产生模块的输出端与第二级复数调制处理模块的输入端连接；所述DDC子系统总控制模块的输出端同时与单通道NCO产生模块、多通道NCO产生模块、可变增益调节模块的输入端连接；

所述多载波DUC子系统，包括多个第一级内插滤波器组、多通道NCO产生模块、第一级复数调制和信号累加处理模块、第二级内插滤波器组、第二级复数调制处理模块、第三级正交调制处理模块、增益调节模块、本振抑制模块，所述多个第一级内插滤波器组输出端依次通过第一级复数调制和信号累加处理模块、第二级内插滤波器组、第二级复数调制处理模块、第三级正交调制处理模块、增益调节模块与本振抑制模块输入端连接，所述多个第一级内插滤波器组与多个通道数据输出信号连接，所述多通道NCO产生模块输出端与第一级复数调制和累加处理模块输入端连接；所述单通道NCO产生模块I的输出端与第二级复数调制处理模块的输入端连接，所述单通道NCO产生模块II的输出端与第三级正交调制处理模块的输入端连接。

4、根据权利要求3多载波数字选频系统，其特征在于：所述MCU控制子系统包括ADC参数配置子模块、DAC参数配置子模块、多载波DDC参数配置子模块、增益控制子模块、接口控制子模块、多载波DUC参数配置子模块、监控和告警子模块、程序下载和更新子模块。所述MCU控制子系统中的ADC参数配置子模块与ADC子系统相连接，DAC参数配置子模块与DAC子系统相连接，多载波DDC参数配置子模块与多载波DDC子系统相连接，增益控制子模块与增益控制器相连接，接口控制子模块与宽带数字中频子系统中的接口子模块相连接，多载波DUC参数配置子模块与多载波DUC子系统相连接。

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