一種實現(xiàn)低速數(shù)字變頻的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)低速數(shù)字變頻的方法，包括：對采樣數(shù)據(jù)和隨路時鐘進(jìn)行分解，得到L路數(shù)據(jù)；本振信號被分解成M路信號，每一路信號分別與每一路數(shù)據(jù)進(jìn)行乘法運(yùn)算；對乘法運(yùn)算的結(jié)果進(jìn)行整合和N倍抽取濾波，并以實部數(shù)據(jù)和虛部數(shù)據(jù)兩路形式進(jìn)行輸出。該方法用低速數(shù)字處理器件實現(xiàn)對高速采樣數(shù)據(jù)的數(shù)字變頻處理，利用并行方式在低時鐘域下完成對高速采樣數(shù)據(jù)的數(shù)字變頻處理，整個過程中僅利用乘法運(yùn)算和簡單的算法，就能夠?qū)崿F(xiàn)高時鐘域數(shù)字變頻向低時鐘域數(shù)字變頻的變換。應(yīng)用該方法可以實現(xiàn)用低速數(shù)字處理器件完成高速采樣數(shù)據(jù)的數(shù)字變頻操作，增強(qiáng)了系統(tǒng)對信號的處理能力，降低了系統(tǒng)處理高速采樣數(shù)據(jù)的實現(xiàn)成本。
【專利說明】一種實現(xiàn)低速數(shù)字變頻的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種實現(xiàn)低速數(shù)字變頻的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中，數(shù)字變頻是常用的頻譜搬移技術(shù)，分為數(shù)字上變頻和數(shù) 字下變頻。尤其是在軟件無線電系統(tǒng)中，接收的模擬信號經(jīng)過采樣進(jìn)入到數(shù)字處理器件中， 先經(jīng)過數(shù)字下變頻將采樣信號的頻譜搬到零頻，之后可以進(jìn)行降速等處理。
[0003] 接收的模擬信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Analog-to-Digital Converter，簡稱ADC)采 樣轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，ADC的采樣數(shù)據(jù)一般采用雙倍數(shù)據(jù)速率（Double Data Rate，簡稱DDR) 的形式進(jìn)行傳輸，傳統(tǒng)的數(shù)字變頻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。ADC_clk是ADC的采樣時鐘， 在DDR輸入采樣時鐘一半的時鐘信號，即ADC_clk/2, DDR中還需要輸入經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后得 到的數(shù)字信號，即ADC_data。在傳統(tǒng)的系統(tǒng)方案中，首先將ADC輸入的DDR形式的采樣數(shù)據(jù) 分解得到上邊沿數(shù)據(jù)Q0和下邊沿數(shù)據(jù)Q1，然后將上邊沿數(shù)據(jù)Q0和下邊沿數(shù)據(jù)Q1通過并 轉(zhuǎn)串的方式合成一路，與采樣時鐘ADC_clk共同輸入到兩路乘法器中，一路乘法器輸入本 振實部；另一路乘法器輸入本振虛部，其中Fc為直接數(shù)字式頻率合成器（Direct Digital Synthesizer，簡稱DDS)產(chǎn)生數(shù)字變頻的本振信號，F(xiàn)s為采樣時鐘ADC_clk。兩個乘法器 分別輸出data_i和data_q，data_i和data_q的時鐘特征均與ADC_clk相同，之后再經(jīng)過 N倍抽取濾波器，分別輸出data_i和data_q，此時的data_i和data_q的始終特征為ADC_ clk/N〇
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中ADC的采樣率可以很高，幾百兆赫茲甚至幾吉赫茲。一般的數(shù)字處理 器件的接口速率能做的很高，但是內(nèi)部邏輯的速率要比接口速率高，需要一種在低速率下 進(jìn)行數(shù)字變頻的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決傳統(tǒng)數(shù)字變頻不能在低速率下進(jìn)行的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種實現(xiàn)低 速數(shù)字變頻的方法，包括：
[0006] 對采樣數(shù)據(jù)和隨路時鐘進(jìn)行分解，得到L路數(shù)據(jù)；
[0007] 本振信號被分解成M路信號，每一路信號分別與每一路數(shù)據(jù)進(jìn)行乘法運(yùn)算；
[0008] 對乘法運(yùn)算的結(jié)果進(jìn)行整合和N倍抽取濾波，并以實部數(shù)據(jù)和虛部數(shù)據(jù)兩路形式 進(jìn)行輸出，其中N彡2，M彡2，L彡2,且N = M = L。
[0009] 可選的，所述采樣數(shù)據(jù)為經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字信號。
[0010] 可選的，對采樣數(shù)據(jù)和隨路時鐘進(jìn)行分解時以雙倍數(shù)據(jù)速率DDR的形式分解出多 路數(shù)據(jù)。
[0011] 可選的，當(dāng)N = M = L = 2時，得到的兩路數(shù)據(jù)分別為上邊沿數(shù)據(jù)和下邊沿數(shù)據(jù)；
[0012] 所述本振信號包括本振實部信號和本振虛部信號，其中所述本振實部信號和本振 虛部信號分解后得到奇數(shù)列和偶數(shù)列兩路信號。
[0013] 可選的，所述隨路時鐘的頻率為采樣時鐘的頻率的一半。
[0014] 可選的，所述本振信號的形式為只包含實部的純實數(shù)或包含實部和虛部的復(fù)數(shù)。
[0015]可選的，所述本振實部信號的偶數(shù)列的信號形式為cos[2 Jr *(Fc/Fs)*2k]，并與所 述上邊沿數(shù)據(jù)做乘法運(yùn)算；
[0016] 所述本振實部信號的奇數(shù)列的信號形式為cos [2 Jr * (Fc/Fs) * (2k+l)]，并與所述 下邊沿數(shù)據(jù)做乘法運(yùn)算。
[0017] 可選的，所述本振虛部信號的偶數(shù)列的信號形式為sin[2Ji*(Fc/Fs)*2k]，并與 所述上邊沿數(shù)據(jù)做乘法運(yùn)算；
[0018] 所述本振虛部信號的奇數(shù)列的信號形式為sin [2 Jr * (Fc/Fs) * (2k+l)]，并與所述 下邊沿數(shù)據(jù)做乘法運(yùn)算。
[0019] 本發(fā)明提供的方法用低速數(shù)字處理器件實現(xiàn)對高速采樣數(shù)據(jù)的數(shù)字變頻處理，利 用并行方式在低時鐘域下完成對高速采樣數(shù)據(jù)的數(shù)字變頻處理，整個過程中僅利用乘法運(yùn) 算和簡單的算法，就能夠?qū)崿F(xiàn)高時鐘域數(shù)字變頻向低時鐘域數(shù)字變頻的變換。應(yīng)用該方法 可以實現(xiàn)用低速數(shù)字處理器件完成高速采樣數(shù)據(jù)的數(shù)字變頻操作，增強(qiáng)了系統(tǒng)對信號的處 理能力，降低了系統(tǒng)處理高速采樣數(shù)據(jù)的實現(xiàn)成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為實施例一中提供的一種實現(xiàn)低速數(shù)字變頻方法的步驟流程圖；
[0021] 圖2為實施例二中采樣數(shù)字變頻得到實部數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖3為實施例二中采樣數(shù)字變頻得到虛部數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖4為實施例二中實部數(shù)據(jù)運(yùn)行結(jié)果的波形圖；
[0024] 圖5為實施例二中虛部數(shù)據(jù)運(yùn)行結(jié)果的波形圖。

【具體實施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施 例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0026] 實施例一
[0027] 本實施例提供了一種實現(xiàn)低速數(shù)字變頻的方法，步驟流程圖如圖1所示，包括以 下步驟：
[0028] 步驟S1、對采樣數(shù)據(jù)和隨路時鐘進(jìn)行分解，得到L路數(shù)據(jù)。
[0029] 步驟S2、本振信號被分解成M路信號，每一路信號分別與每一路數(shù)據(jù)進(jìn)行乘法運(yùn) 算，即采樣數(shù)據(jù)和隨路時鐘被分解為多少路數(shù)據(jù)，相應(yīng)的本振信號就被分解為多少路信號。
[0030] 步驟S3、對乘法運(yùn)算的結(jié)果進(jìn)行整合和N倍抽取濾波，并以實部數(shù)據(jù)和虛部數(shù)據(jù) 兩路形式進(jìn)行輸出，其中N彡2，M彡2，L彡2,且N = M = L。
[0031] 可選的，采樣數(shù)據(jù)為經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字信號，轉(zhuǎn)換之前為模擬數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換 之后為數(shù)字信號，即ADC_data。
[0032] 可選的，對采樣數(shù)據(jù)和隨路時鐘進(jìn)行分解時以雙倍數(shù)據(jù)速率DDR的形式分解出多 路數(shù)據(jù)。
[0033] 可選的，隨路時鐘的頻率為采樣時鐘的頻率的一半，如果采樣時鐘為ADC_clk，則 隨路時鐘為ADC_clk/2。
[0034] 優(yōu)選的，當(dāng)隨路時鐘的頻率為采樣時鐘的頻率的一半，采樣數(shù)據(jù)采用雙倍數(shù)據(jù)速 率DDR的形式傳輸，則分解的過程可以用IDDR表示，取N = M = L = 2,得到的兩路數(shù)據(jù)分 別為上邊沿數(shù)據(jù)和下邊沿數(shù)據(jù)；
[0035] 本振信號包括本振實部信號和本振虛部信號，本振實部信號和本振虛部信號分解 后得到奇數(shù)列和偶數(shù)列兩路信號。
[0036] 可選的，本振實部信號的偶數(shù)列的信號形式為cos[2 Jr *(Fc/Fs)*2k]，并與上邊沿 數(shù)據(jù)做乘法運(yùn)算；
[0037] 本振實部信號的奇數(shù)列的信號形式為cos [2 Jr * (Fc/Fs) * (2k+l)]，并與下邊沿數(shù) 據(jù)做乘法運(yùn)算。
[0038] 可選的，本振虛部信號的偶數(shù)列的信號形式為sin[2 Jr *(Fc/Fs)*2k]，并與上邊沿 數(shù)據(jù)做乘法運(yùn)算；
[0039] 本振虛部信號的奇數(shù)列的信號形式為Sin[2 3i*(FC/FS)*(2k+l)]，并與下邊沿數(shù) 據(jù)做乘法運(yùn)算。
[0040] 可選的，本振信號的形式為包含實部的純實數(shù)或包含實部和虛部的復(fù)數(shù)。輸入的 采樣數(shù)據(jù)為實數(shù)，與復(fù)數(shù)形式的本振信號相乘、整合以及濾波之后得到的數(shù)據(jù)也為復(fù)數(shù)形 式，即包括實部（用I路表示）和虛部（用Q路表示）。
[0041] 另外，步驟S3中進(jìn)行濾波過程中采樣N倍多相抽取濾波器，N = M = L。
[0042] 本實施例提供的方法用低速數(shù)字處理器件實現(xiàn)對高速采樣數(shù)據(jù)的數(shù)字變頻處理， 利用并行方式在低時鐘域下完成對高速采樣數(shù)據(jù)的數(shù)字變頻處理，整個過程中僅利用乘法 運(yùn)算和簡單的算法，就能夠?qū)崿F(xiàn)高時鐘域數(shù)字變頻向低時鐘域數(shù)字變頻的變換。應(yīng)用該方 法可以實現(xiàn)用低速數(shù)字處理器件完成高速采樣數(shù)據(jù)的數(shù)字變頻操作，增強(qiáng)了系統(tǒng)對信號的 處理能力，降低了系統(tǒng)處理高速采樣數(shù)據(jù)的實現(xiàn)成本。
[0043] 本方法中對于數(shù)字變頻的本振信號，無論是實部還是虛部，均分成奇數(shù)列和偶數(shù) 列，這樣奇數(shù)列和偶數(shù)列的工作時鐘就可以轉(zhuǎn)換成采樣時鐘ADC_clk的一半，下面的算式 就是轉(zhuǎn)換的依據(jù)。

【權(quán)利要求】
1. 一種實現(xiàn)低速數(shù)字變頻的方法，其特征在于，包括： 對采樣數(shù)據(jù)和隨路時鐘進(jìn)行分解，得到L路數(shù)據(jù)； 本振信號被分解成M路信號，每一路信號分別與每一路數(shù)據(jù)進(jìn)行乘法運(yùn)算； 對乘法運(yùn)算的結(jié)果進(jìn)行整合和N倍抽取濾波，并W實部數(shù)據(jù)和虛部數(shù)據(jù)兩路形式進(jìn)行 輸出，其中 N>2，M>2，L>2，且N = M = L。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述采樣數(shù)據(jù)為經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到的 數(shù)字信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對采樣數(shù)據(jù)和隨路時鐘進(jìn)行分解時W雙 倍數(shù)據(jù)速率DDR的形式分解出多路數(shù)據(jù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)N = M = L = 2時，得到的兩路數(shù)據(jù)分 別為上邊沿數(shù)據(jù)和下邊沿數(shù)據(jù)； 所述本振信號包括本振實部信號和本振虛部信號，其中所述本振實部信號和本振虛部 信號均分解后得到奇數(shù)列和偶數(shù)列兩路信號。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述隨路時鐘的頻率為采樣時鐘的頻率 的一半。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述本振信號的形式為只包含實部的純 實數(shù)或包含實部和虛部的復(fù)數(shù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述本振實部信號的偶數(shù)列的信號形式 為cos [2 31 * (Fc/Fs) *化]，并與所述上邊沿數(shù)據(jù)做乘法運(yùn)算； 所述本振實部信號的奇數(shù)列的信號形式為cos [2 31 * (Fc/Fs) * (2k+l)]，并與所述下邊 沿數(shù)據(jù)做乘法運(yùn)算。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述本振虛部信號的偶數(shù)列的信號形式 為sin [2 31 * (Fc/Fs) *化]，并與所述上邊沿數(shù)據(jù)做乘法運(yùn)算； 所述本振虛部信號的奇數(shù)列的信號形式為sin巧31 * (Fc/Fs) * (2k+l)]，并與所述下邊 沿數(shù)據(jù)做乘法運(yùn)算。
【文檔編號】H03D7/16GK104467685SQ201410705778
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】侯春宇 申請人:北京星河亮點(diǎn)技術(shù)股份有限公司