CN201369715Y - 具有波动校正功能的数字选频系统 - Google Patents

Abstract

一种具备波动校正功能的数字选频系统，包括MCU控制模块、校正策略选择模块、数字上变频系统以及数字下变频系统，其中，MCU控制模块的输出端与校正策略选择模块的输入端相连接；校正策略选择模块的输出端同时与数字上变频系统和下变频系统的输入端相连接，通过所述数字上变频系统和下变频系统对数字信号进行变频处理和波动校正处理。通过数字上变频系统和下变频系统，有效减少或改进系统中的波动问题，扩展了数字上变频或下变频系统的功能。该数字选频系统应用数字信号处理技术，实现对带内波动的自动修正，从而完成带内校准功能。

Description

具有波动校正功能的数字选频系统

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种具有波动校正功能的数字选频系统。

背景技术

在移动通信中，由于每个通信体制都占用了一定频率范围的资源，因此，对应每个通信体制，都有一个特定的频带宽度。如中国公众网GSM无线电移动通信系统频率划分为：885～915MHz/930～960MHz，也即对应GSM系统，上下行各占用30MHz的频段宽度。因此，开发适合GSM制式的移动通信产品，就必须保证带宽为30MHz内的任意信号都具有相同或相类似的特性，以满足应用需求。

在理想情况下，考虑到所应用的器件具有理想线性特性，在任意带宽的信号，频带内是保持水平的，没有任何波动。但在实际系统中，由于元器件对不同频率的信号具有不同的响应，因此即使在不同的频点输入相等的功率时，输出功率往往也不相等，就产生了波动。一般而言，移动通信设备中常用的模拟放大器、滤波器对频率比较敏感，特别是滤波器，由于通带内波动和通带外衰减两个指标的矛盾关系，通常的模拟滤波器都有“掉边”的现象，也即，滤波器的通带边缘会往下掉边，从而，就产生了波动。因此，在实际系统中，由于模拟器件的引入，不可避免会引入波动。

由于波动是客观存在的，在实际的设计中，往往需要不断对设备进行调试，以减少系统的波动。通常的方法是在陶瓷滤波器的输入或输出端加入小电感或小电容，以改变滤波器的输入或输出匹配，使得这个滤波器的频率响应发生改变，从而使得整个链路的波动得到改善。这种处理方法虽然有效，但由于模拟器件的不一致性，不同的电路系统，往往需要不同的匹配电路，如果仍然采用这种处理方法，耗时耗力，而且，无法实现设备的批量化生产。

随着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，如采用数字中频技术完成载波的选频处理。传统的载波选频技术采用模拟技术，如利用声表滤波器SAW来实现对带外信号的抑制，并保证带内信号具有一定的平坦性。如今，则可以采用数字信号处理技术，来实现对带外信号的抑制，以及尽量减少带内信号的波动。但由于在整个产品中，不可或缺模拟器件，因此，整个频带内，如30MHz，不存在波动是不可能的。

因此，提供一种可实现对这些波动的补偿或抵消处理的数字选频系统实为必要。

发明内容

本实用新型的目的在于解决移动通信设备中的带内波动问题，提供一种具备波动校正功能的数字选频系统及其数字选频方法，通过扩展数字选频系统的功能，以有效改善和解决设备中的波动问题。

本实用新型提供了一种具备波动校正功能的数字选频系统，包括MCU控制模块、校正策略选择模块、数字上变频系统以及数字下变频系统，其中，所述MCU控制模块的输出端与校正策略选择模块的输入端相连接；所述校正策略选择模块的输出端同时与数字上变频系统和数字下变频系统的输入端相连接，通过所述数字上变频系统和数字下变频系统对数字信号进行变频处理和波动校正处理。

其中，所述数字上变频系统包括基带成型滤波器、若干级内插滤波器组、调制处理模块、DUC波动校正控制模块和DUC增益调节模块，其中，所述基带成型滤波器的输出端顺序通过各级内插滤波器组、与调制处理模块的输入端连接；所述DUC波动校正控制模块的输出端与DUC增益调节模块的输入端相连接；所述DUC增益调节模块的输出端还与基带成型滤波器、各级内插滤波器组、调制处理模块的输入端以及调制处理模块的输出端相连接，通过DUC波动校正控制模块接收来自校正策略选择模块的信号波动修正值，并将该值传递给DUC增益调节模块，由DUC增益调节模块实现对数字上变频系统的链路增益进行控制，以及对链路波动的补偿，实现波动校正。

所述数字下变频系统包括正交调制处理模块、若干级抽取滤波器组、基带成型滤波器、DDC波动校正控制模块和DDC增益调节模块，其中，正交调制处理模块的输出端顺序通过各级抽取滤波器组，与基带成型滤波器的输入端相连接，所述DDC波动校正控制模块的输出端与DDC增益调节模块的输入端相连接，所述DDC增益调节模块的输出端还与正交调制处理模块、各级抽取滤波器组、基带成型滤波器的输入端以及基带成型滤波器的输出端相连接，通过DDC波动校正控制模块接收来自校正策略选择模块的信号波动修正值，并将该值传递给DDC增益调节模块，由DDC增益调节模块实现对数字下变频系统的链路增益进行控制，以及对链路波动的补偿，实现波动校正。

与现有技术相比，本实用新型具有波动校正功能的数字选频系统具有以下优点：

1、将波动校正功能集成到数字下变频系统或上变频系统中，利用数字信号处理技术，实现对波动的修正，扩展了数字选频系统的功能；

2、将增益控制和波动修正结合起来，在实现增益控制的同时，也实现了对系统波动的校正，解决了系统中的波动问题；

3、波动修正和增益控制可以应用在数字下变频系统或上变频系统中的任意一级或几级，灵活性好，使用方便，具有较好的应用前景；

4、易于实现数字选频系统的小型化和微型化。

附图说明

图1是本实用新型数字选频系统的整体结构示意图；

图2是本实用新型的数字选频系统中的数字下变频系统结构示意图；

图3是本实用新型的数字选频系统中的数字上变频系统结构示意图；

图4是第一系统的系统性能示意图；以及

图5是第二系统的系统性能示意图。

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。

参照图1所示，一种具备波动校正功能的数字选频系统100，包括MCU控制模块10、校正策略选择模块20、数字下变频系统30和数字上变频系统40，其中，所述MCU控制模块10的输出端与校正策略选择模块20的输入端相连接，所述校正策略选择模块20的输出端同时与数字下变频系统30和数字上变频系统40的输入端相连接。所述数字下变频系统30和数字上变频系统40，一方面用于通过对数字信号进行变频处理来实现信号的数字选频功能，另一方面又对数字信号进行波动校正，通过控制数字下变频系统30和数字上变频系统40的其中任一级或两级中信号的增益，可实现对数字信号在带内波动的校正处理。

在本实施例中，模拟中频信号由数字下变频系统30输入，依序经过数字下变频系统30和数字上变频系统40进行变频处理和波动校正处理后，将处理后的调制信号由数字上变频系统40输出。

参照图2所示，在本实用新型的一个实施例中，所述数字下变频系统30包括正交调制处理模块301、第一级抽取滤波器组302、第二级抽取滤波器组303、基带成型滤波器304、DDC波动校正控制模块305和DDC增益调节模块306。其中，所述正交调制处理模块301的输出端顺序通过第一级抽取滤波器组302、第二级抽取滤波器组303，与基带成型滤波器304的输入端相连接。所述DDC波动校正控制模块305的输入端与校正策略选择模块20的输出端相连接，而其输出端与DDC增益调节模块306的输入端相连接。同时，所述DDC增益调节模块306的输出端还与正交调制处理模块301、第一级抽取滤波器组302、第二级抽取滤波器组303、基带成型滤波器304的输入端以及基带成型滤波器的输出端相连接。

正交调制处理模块301主要是对输入的数字中频信号进行混频处理，以搬移到零中频，便于后续进行抽取和滤波处理。由于要降低正交调制后的信号的数据速率，需要进行抽取处理，而抽取会导致信号混迭，因此，需要进行滤波处理，第一级抽取滤波器组302和第二级抽取滤波器组303都是为了消除抽取带来的混迭。基带成型滤波器304主要对抽取滤波后的数字基带信号进行成型和滤波处理，以抑制带外干扰，并使得基带信号满足特定的频谱模板要求。所述DDC波动校正控制模块305的输入端与所述校正策略选择模块20的输出端相连接，用于接收来自校正策略选择模块20的信号波动修正值，并将该值传递给DDC增益调节模块306，同时，DDC波动校正控制模块305还要选通DDC增益调节模块306，以实现数字下变频系统30中若干个模块的增益控制处理，如波动校正是选择通过控制成型滤波器输入信号还是第一级抽取滤波器组的输入信号，还是对选择两者一起控制。所述DDC增益调节模块306，一方面是对数字下变频系统30的链路增益进行控制，另一方面，是对链路波动的补偿，以实现波动校正功能。

在本实用新型中，抽取滤波器组可为若干级，优选两级抽取滤波器组。各级抽取滤波器组可由若干个抽取滤波器组成，所述抽取滤波器可为FIR、IIR、CIC或HB半带抽取滤波器，其个数可为1-3个。

数字下变频系统30主要用于将数字化后的中频信号下变频到零中频信号，并将满足中频采样定理的高速采样信号降低为低速率采样信号，同时，实现波动校正功能。数字下变频一般通过混频、抽取滤波和基带成型滤波等处理，将高速的数字信号转变为零中频的基带I、Q信号，并通过滤波处理，得到满足要求的成型后的基带信号。

参照图3所示，所述数字上变频系统40包括基带成型滤波器401、第一级内插滤波器组402、第二级内插滤波器组403、调制处理模块404、DUC波动校正控制模块405和DUC增益调节模块406。其中，所述基带成型滤波器401的输出端顺序通过第一级内插滤波器组402和第二级内插滤波器组403、与调制处理模块404的输入端连接；所述DUC波动校正控制模块405的输入端与校正策略选择模块20的输出端相连接，而其输出端与DUC增益调节模块406的输入端相连接。同时，所述DUC增益调节模块406的输出端还与基带成型滤波器401、第一级内插滤波器组402、第二级内插滤波器组403、调制处理模块404的输入端以及调制处理模块404的输出端相连接。

基带成型滤波器401主要对输入DUC数字上变频系统40的数字基带信号进行成型和滤波处理，以抑制带外干扰。因为要提高信号的速率，需要进行内插处理，而内插会引入镜像，因此需要进行滤波，第一级滤波器组402和第二级滤波器组403主要实现对信号进行内插和滤波处理。调制处理模块404主要是对经过内插滤波后的零中频数字信号进行混频和调制处理，以把信号搬到特定的频点，满足系统要求。所述DUC波动校正控制模块405的输入端与所述校正策略选择模块20的输出端相连接，用于接收来自校正策略选择模块20的信号波动修正值，并将该值传递给DUC增益调节模块406，同时，DUC波动校正控制模块405还要选通DUC增益调节模块406，以实现数字上变频系统40中若干个模块的增益控制处理，如波动校正是选择通过控制成型滤波器输入信号还是第一级抽取滤波器组的输入信号，还是对选择两者一起控制。所述DUC增益调节模块406，一方面是对数字上变频系统40的链路增益进行控制，另一方面，是对链路波动的补偿，以实现波动校正功能。

在本实用新型中，内插滤波器组亦可为若干级，优选两级内插滤波器组。各级内插滤波器组可由若干个内插滤波器组成，所述内插滤波器可为FIR、IIR、CIC或HB半带内插滤波器，其个数可为1-3个。

数字上变频系统40主要实现将零中频的基带I、Q信号实现数字滤波、内插、混频等处理，输出高速的数字中频信号，并完成相应的波动校正功能。但由于在实际应用中，不同的应用模式，也使得数字上变频系统的架构有所差异，本实用新型的数字上变频系统40对传统的数字上变频系统进行了功能扩展处理，将波动校正功能集成到数字上变频系统中，可以实现对系统的波动进行修正，以解决设备中的波动问题。

所述MCU控制模块10是整个数字选频系统的控制核心，其通过对每个频点遍历处理，获得对应频点的波动值，便于后续波动校正。由于通过DDC增益调节模块306或DUC增益调节模块406进行波动补偿，因此，该波动值不仅仅包含了波动的差值，还必须包含对应的标准增益值，也即，该波动值是波动差值与标准增益值的累加和。

所述校正策略选择模块20，主要是根据要求选择利用数字下变频系统30和数字上变频系统40来实现对数字选频系统的自动波动校正处理，还是选择部分通过数字下变频系统30和数字上变频系统40来联合实现对数字选频系统的自动波动校正处理，同时，校正策略选择模块20还传递MCU控制模块10输出的波动值，以应用在后续的DDC增益调节模块306或DUC增益调节模块406中。

所述波动校正处理，其原理是利用MCU控制模块的自动调度功能，通过遍历整个数字下变频系统或数字上变频系统中所有需要处理的信号频点，记录每个频点所对应的增益值，并和参考的标准增益值对比，获得相应的差值，该差值也对应波动幅度，将相应的修正波动值通过波动校正控制模块和增益控制模块传递到数字下变频系统或数字上变频系统中的特定模块，进行波动补偿，实现对波动的修正。

所述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、DSP、FPGA、CPLD、EPLD等可编程逻辑器件实现，优选ASIC芯片。所述数字选频系统可应用于各种通信基站和数字直放站系统中，其中，所述通信基站有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。数字直放站系统如无线、光纤、FSO(Free Space Optical Communication：自由空间光通信)直放站等。

为了便于理解，本实用新型还提供了一种采用该数字选频系统进行波动校正的方法，其主要包括对信号依序进行数字上变频和数字下变频处理的步骤，分步对信号进行增益控制和波动修正。

以下分别详细说明数字上变频系统和数字下变频系统对信号的处理流程：

一、通过数字下变频系统对信号的处理流程，包括以下步骤：

(1)输入的数字中频信号通过正交调制处理模块301进行混频处理，输出经过混频后的零中频高速基带I、Q信号；

(2)经过正交调制处理后的零中频高速基带I、Q信号输入到第一级抽取滤波器302组进行数据抽取和滤波处理，得到经过抽取、滤波后的低速基带I、Q信号；

(3)经过第一级抽取后的低速基带I、Q信号输入到第二级抽取滤波器组303进行第二级的抽取和滤波处理，经过两级抽取和滤波后的信号，数据速率很低，适合后续的基带成型滤波处理，抽取滤波后的I、Q信号再输入到基带成型滤波器304进行滤波和成型处理；

(4)通过DDC波动校正控制模块305以及DDC增益调节模块306，对整个数字下变频系统的增益控制和波动修正，经过增益控制处理后，由成型滤波器输出经过混频、抽取、滤波以及成型滤波处理后的的低速零中频基带I、Q信号。

二、通过数字上变频系统对信号的处理流程，包括以下步骤：

(1)输入的基带信号通过基带成型滤波器401进行成型滤波处理，输出经过成型滤波后的基带信号；

(2)经过成型滤波处理后的基带信号输入到第一级内插滤波器组402进行数据内插和滤波处理；

(3)经过第一级内插后的I、Q信号输入到第二级内插滤波器组403进行第二级的内插和滤波处理，内插滤波后的I、Q信号再输入到调制处理模块404进行混频处理；

(4)MCU控制模块10获得波动修正值，通过DUC波动校正控制模块405以及DUC增益调节模块406，实现对整个数字上变频系统的增益控制和波动修正，经过增益控制处理后，由调制处理模块输出调制后的数字中频信号。

在本实用新型的另一个实施例中，若所输入的基带信号已经通过基带成型滤波处理，则在数字上变频系统40中，无需再经过额外的基带成型处理，则可以省略基带成型滤波处理步骤。也即，可以对基带成型滤波器进行选通处理，可以选择使用基带成型滤波器或是旁路基带成型滤波器。

将具有第一数字变频系统的系统设为第一系统10a，在第一数字变频系统中没有对信号进行波动校正；将具有第二数字变频系统的系统设为第二系统10b，在第二数字变频系统中可对信号进行波动校正。图4示出第一系统的系统性能示意图，图5示出第二系统的系统性能示意图，参照图4和图5所示。在两个系统中分别输入两个功率大小相同、频率不同的信号a和信号b，并将所述信号依次通过A系统、数字选频系统和B系统。参照图4所示，在第一系统10a中，首先，信号a通过A系统时，由于A系统对不同频率的信号，频率响应不同，因此，输出功率变得不相等了，也即产生了波动；接着，信号a再通过第一数字选频系统，由于第一数字选频系统的波动不大，所以，输出波形类似于A系统输出的波形；最后，信号a通过B系统，由于B系统也是对不同频率的信号，其频率响应不同，这样，就进一步恶化了系统的性能，导致波动变得更为厉害。由此可以看出，如果不对波动进行补偿，可能会使得系统无法实现应有的功能。参照图5所示，在第二系统10b中，首先，信号b通过A系统时，同样地，由于A系统对不同频率的信号，其频率响应不同，因此，输出功率变得不相等了，也即产生了波动；接着，信号b再通过第二数字选频系统，由于第二数字选频系统中的MCU控制器通过遍历频点的处理，获知了整个系统的波动变化情况，通过设置不同频率点的增益，可以实现对波动的补偿处理；最后，信号b再通过B系统，由于波动已经得到补偿，最后，输出的系统波动被修正得很平坦，基本保证整个系统带内无波动和波动很小，实现了对波动的补偿和校正。

在本实用新型中，数字上变频系统和数字下变频系统，既可实现数字上变频和下变频处理，又可通过波动校正控制模块，有效的减少或改进系统中的波动问题，大大扩展了数字上变频或下变频系统的功能。该数字选频系统应用数字信号处理技术，将波动校正功能集成在数字下变频系统或数字上变频系统中，或将部分校准功能集成在数字下变频系统，部分校准功能集成在数字上变频系统中，实现对带内波动的自动修正，从而完成带内校准功能。

惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求及发明说明书所记载的内容所作出简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明权利要求所涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种具备波动校正功能的数字选频系统，其特征在于：包括MCU控制模块、校正策略选择模块、数字上变频系统以及数字下变频系统，其中，所述MCU控制模块的输出端与校正策略选择模块的输入端相连接；所述校正策略选择模块的输出端同时与数字上变频系统和数字下变频系统的输入端相连接，通过所述数字上变频系统和数字下变频系统对数字信号进行变频处理和波动校正处理。

2.根据权利要求1所述的具备波动校正功能的数字选频系统，其特征在于：所述数字上变频系统包括基带成型滤波器、若干级内插滤波器组、调制处理模块、DUC波动校正控制模块和DUC增益调节模块，其中，所述基带成型滤波器的输出端顺序通过各级内插滤波器组，与调制处理模块的输入端连接；所述DUC波动校正控制模块的输入端与校正策略选择模块的输出端相连接，其输出端与DUC增益调节模块的输入端相连接；所述DUC增益调节模块的输出端还与基带成型滤波器、各级内插滤波器组、调制处理模块的输入端以及调制处理模块的输出端相连接，通过DUC波动校正控制模块接收来自校正策略选择模块的信号波动修正值，并将该值传递给DUC增益调节模块，由DUC增益调节模块实现对数字上变频系统的链路增益进行控制，以及对链路波动的补偿，实现波动校正。

3.根据权利要求2所述的具备波动校正功能的数字选频系统，其特征在于：所述内插滤波器组为若干级，每级内插滤波器组分别由若干个内插滤波器组成。

4.根据权利要求3所述的具备波动校正功能的数字选频系统，其特征在于：所述内插滤波器为FIR、IIR、CIC或HB半带内插滤波器。

5.根据权利要求1所述的具备波动校正功能的数字选频系统，其特征在于：所述数字下变频系统包括正交调制处理模块、若干级抽取滤波器组、基带成型滤波器、DDC波动校正控制模块和DDC增益调节模块，其中，正交调制处理模块的输出端顺序通过各级抽取滤波器组，与基带成型滤波器的输入端相连接，所述DDC波动校正控制模块的输入端与校正策略选择模块的输出端相连接，其输出端与DDC增益调节模块的输入端相连接，所述DDC增益调节模块的输出端还与正交调制处理模块、各级抽取滤波器组、基带成型滤波器的输入端以及基带成型滤波器的输出端相连接，通过DDC波动校正控制模块接收来自校正策略选择模块的信号波动修正值，并将该值传递给DDC增益调节模块，由DDC增益调节模块实现对数字下变频系统的链路增益进行控制，以及对链路波动的补偿，实现波动校正。

6.根据权利要求5所述的具备波动校正功能的数字选频系统，其特征在于：所述抽取滤波器组为若干级，每级抽取滤波器组分别由若干个抽取滤波器组成。

7.根据权利要求6所述的具备波动校正功能的数字选频系统，其特征在于：所述抽取滤波器为FIR、IIR、CIC或HB半带抽取滤波器。

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