專利名稱：利用副采樣離散富里葉變換的寬帶信道化的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及寬帶信道化技術，更具體而言，涉及一種利用副采樣離散富里葉變換濾波器組對寬帶信號信道化的方法。
相關技術描述需要同時接收多重無線電信道的無線電接收機要求從一個寬帶信號中提取許多無線電信道。這樣的接收機可以包括宏基站，微基站，皮基站等。這些類型的接收機典型情況下是按照頻率復用方案操作的，有效地將每個基站限制在所有可得到的信道的一個均勻間隔的子集內(nèi)。
在一種現(xiàn)有技術實施方案中，利用DFT(離散富里葉變換)濾波器組從一個寬帶信號中抽取各個無線電信道。現(xiàn)有的DFT信道化器的問題是從寬帶無線電信號中抽取每個信道。這樣做需要信道化器進行大量算術運算并且增加接收機的成本/復雜性。因為每個基站只利用所有可得到信道的一個均勻間隔的子集。因此，希望有一種更有效，較簡單的方法從寬帶信號中抽取無線電信道。
發(fā)明概述本發(fā)明克服上述的和其它的在接收機內(nèi)利用信道化器處理寬帶信號的問題。寬帶信號起初由副采樣濾波器組處理，從接收到的寬帶信號內(nèi)的多個信道中抽取所選數(shù)目的均勻間隔信道。副采樣DFT信道化器由一組多相濾波器構成，用于從寬帶信號中抽取所有的潛在信道(總共M個信道)。然后將該多相濾波器輸出進行時間混疊以產(chǎn)生第二序列信號，在數(shù)量上等于所選數(shù)目的均勻間隔信息(
個所希望的信道)。
由
點的逆離散富里葉變換對這種第二序列的信號進行處理，得到
個帶通信號。然后將該逆離散富里葉變換的系數(shù)與一系列載波信號混合，以便將這些帶通信號推移到基帶，結果從寬帶信號抽出
個均勻間隔的信道。這種系統(tǒng)大大地減少了需要處理的總量。在依據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中，為產(chǎn)生所希望的信道的必要算術運算的數(shù)目大大低于目前為抽取每個信道所需的算術運算數(shù)目。
附圖簡述為了更完全地理解本發(fā)明，隨同附圖參考以下的詳述，其中

圖1是一種普通寬帶接收機的方框圖；圖2是一種DFT信道化器中一個單一分支的功能性簡圖；圖3是一種DFT信道化器的簡圖；和圖4是一種副采樣DFT信道化器的方框圖。
發(fā)明詳述現(xiàn)在參考附圖，更具體而言是圖1，在此示出一種普通寬帶接收機的方框圖，所發(fā)送的寬帶信號在天線5上被接收，通過幾級混合與濾波(通常示于10上)，信號被處理成所希望的頻帶，然后由混頻器15下混頻為基帶信號X(t)，為了輸入到寬帶的模數(shù)變換器20，帶有相當寬的帶寬，模數(shù)變換器20將模擬寬帶信號X(t)變換為數(shù)字寬帶信號X(n)，然后由數(shù)字信道化器25處理以便抽取各個無線電信道30。先前技術的DFT信道化器25(如圖3中所示)提供一種計算上有效的方式用于在寬帶信號X(n)內(nèi)抽取每個信道。
現(xiàn)在參考圖2，在此示出一種DFT信道化器中一個分支的功能性簡圖。Ho(w)代表一個實低通FIR濾波器，在濾波器組內(nèi)每個其它的濾波器是這種低通原型的受調(diào)型式，因此，Hi(w)=Hi(w-2πMi);]]>0≤i≤M-1，M等于信道數(shù)目。注意，Hi(w)代表一個在離散時間頻率
為中心的帶通復值濾波器，或者等效地圍繞連續(xù)時間頻率
為中心(Fs是A/D變換器的采樣頻率，M等于在{-Fs/2，+Fs/2}之間的信道總數(shù))。換句話說，在濾波器組中有精確的M個等帶寬濾波器，間隔為
，只有當M是下采樣因數(shù)N的整數(shù)倍時圖3的DFT信道化器才是有效的(即，M＝N×K，其中K是某個正整數(shù))。利用逆離散富里葉變換(IDFT)和低通原型濾波器Ho(n)的多相分解可以有效地實現(xiàn)DFT信道化器，這種實現(xiàn)方法典型情況下稱為DFT信道化器并示于圖3中。rk[n]=Σi=0M-1Si[n]ej2πTMki;0≤K≤M-1]]>現(xiàn)在參考圖3，在此示出一種DFT信道化器的方框圖，在圖3中，Ei(z)s代表Ho(z)的多相組分。因此，Hi(z)=Σi=0m-iz-1Ei(zm)]]>其中ei(n)＝hi[nM+i] 0≤i≤M-1現(xiàn)有技術DFT信道化器的主要限制在于它對頻率范圍
中每個信道進行信道化；即使這些信道中只有一個子集可能被實際需要。例如，在利用7/21頻率復用計劃的大多數(shù)蜂窩系統(tǒng)中，每個基站只利用每七個無線電信道當中的一個。因此，接收機只需要對每第七個信道進行信道化。
現(xiàn)在參考圖4，在此示出本發(fā)明的一種副采樣DFT信道化器的方框圖。對于副采樣的DFT信道化器，假定只有每第L個輸出信道必須被計算并且信道M的總數(shù)是L的整倍數(shù)，因此，M＝L×r其中r是某個正整數(shù)。
從離散寬帶信號X(n)，副采樣DFT信道化器只計算所希望的信道。
{c0[n]，cL[n]，c2L[n]，…，cM-L[n]}比較圖4和圖3，我們看到副采樣DFT信道化器用時間混疊方框和
點IDFT替代M點IDFT，時間混疊方框和
點IDFT的組合的復雜性遠小于M點IDFT的復雜性。
時間混疊方框的輸出是從按照下式的多相濾波器的輸出構成的，
0≤i≤Q-1，其中
和
0≤K≤Q-1在圖5的副采樣DFT信道化器中
點IDFT的Q輸出是{r0[n]，rL[n]，r2L[n]，…，rm-L[n]}，(即，在圖3中IDFT方框的第L個輸出)。
同樣，在圖5中副采樣DFT信道化器的最后輸出是{c0[n]，cL[n]，c2L[n]，…，cm-L[n]}，(即，圖3中DFT信道化器的每第L個最后輸出)。
例如，讓我們考慮一個近似10MHZ的帶寬的模擬信號X(n)，并且讓我們假定每個無線電信道符合D-AMPS標準。尤其是，信道間隔是fcs＝30KHZ。而且，讓我們假定采用7/21頻率復用方式，因此，只有每第七個信道需要從X(n)中抽出，即，L＝7。
如果A/D變換器的采樣頻率設置為Fs＝34.02MHZ，則整個圖3的DFT信道化器可用于在X(n)中每隔30KHZ頻率抽取一次。在這種情況下，總的信道數(shù)為
。規(guī)模為1134的IDFT需要由DFT信道化器每隔
秒執(zhí)行一次。因為1134是一個高的非素數(shù)，Dooley-Tukey FFT算法可用來有效地計算此IDFT。
換一種方法，圖4的副采樣DFT信道化器可用于從X(n)中抽取只需每第7信道一次(即，如果A/D變換器的采樣頻率設置為Fs＝34.02MHZ，L＝7)。在這種情況下，162點IDFT需要由副采樣DFT信道化器每隔
秒執(zhí)行一次(因為
)1134點IDFT的復雜性是162點IDFT的復雜性的大約七倍。
現(xiàn)在回過來參考圖4，離散寬帶信號X[n]由多相濾波器組100采樣和濾波以產(chǎn)生序列Si[n]。Si[n]信號的每個分支由L在105產(chǎn)生時間混疊以產(chǎn)生新序列zi[n]。
點IDFT110取自序列zi[n]，得到序列ri[n]，此序列與載波信號序列ejWrNn在混頻器115混合；其中
，從寬帶信號得到所選的信道。
在副采樣DFT信道化器中的
點IDFT可利用任何已知的計算DFT/IDFT的快速算法算得。這些算法包括基數(shù)為2的FFT算法，Cooley-TukeyFFT算法，Wionogard素數(shù)長度FFT算法，以及素數(shù)因子FFT算法，取決于
的精確值，一種計算IDFT的特定算法可能是更有效些。因此，副采樣DFT信道化器的自由參數(shù)(例如，F(xiàn)s和M)可以如此選取，使得利用一些特定的FFT/IFFT算法可以更有效地計算所得到的IDFT，換句話說，這些參數(shù)可被選擇成得到一種可被有效地計算的IDFT的規(guī)模。
例如，如果
是一個高的非素數(shù)，則Cooley-Tukey FFt算法可被用來有效地計算所得到的IDFT。否則，如果
是一個素數(shù)，則Winograd素數(shù)長度FFT算法可用來有效地計算所得到的IDFT。最后，如果
是4的冪數(shù)，基數(shù)為4的FFT算法可用來有效地計算所得到的IDFT。
雖然本發(fā)明的方法和設備的一種最佳實施方案已在附圖中作了說明并在上面的詳述中作了描述，應該理解，本發(fā)明并非限于所公開的實施方案，而是能夠有許多重新的安排，修改，和替換，而不偏離由以下的權利要求所提出并規(guī)定的本發(fā)明的精神。
權利要求
1.一種接收機，包括將接收到的信號變換為模擬基帶信號的裝置；將模擬基帶信號變換為數(shù)字基帶信號的模數(shù)變換器；和從數(shù)字基帶信號抽取多個所選的，均勻間隔信道的副采樣DFT信道化器。
2.根據(jù)權利要求1的接收機，其中副采樣DFT信道化器包括用于抽取第一序列信號的多個多相濾波器；用于將第一序列信號時間混疊產(chǎn)生第二序列信號的裝置；用于從第二序列信號計算多個所選的，均勻間隔信道的IDFT系數(shù)的
點逆離散富里葉變換；和用于將IDFT系數(shù)與載波信號序列組合以提供多個所選的，均勻間隔信道的裝置。
3.根據(jù)權利要求2的接收機，其中第一序列信號包括數(shù)字基帶信號內(nèi)的每個信道。
4.根據(jù)權利要求2的接收機，其中第二序列信號只包括許多等于所選的，均勻間隔信道數(shù)目的信號。
5.根據(jù)權利要求1的接收機，其中副采樣的DFT信道化器可從數(shù)字基帶信號中抽取任何第一信道。
6.一種處理寬帶信號的信道化器，包括接收寬帶信號的裝置；從接收到的寬帶信號內(nèi)的多個信道中抽取許多所選的，均勻間隔信道的副采樣DFT信道化器；和輸出所選的，均勻間隔信道的裝置。
7.根據(jù)權利要求6的信道化器，其中副采樣DFT信道化器包括用于抽取第一序列信號的多個多相濾波器；
按照
點逆離散富里葉變換處理第二序列信號以獲得所選數(shù)量的均勻間隔信道的IDFT系數(shù)；和將IDFT系數(shù)與載波信號序列混合以獲得所選數(shù)量的均勻間隔信道。
14.根據(jù)權利要求11的方法，其中抽取步驟進一步包括以下步驟將寬帶信號濾波以抽取多個信道中每一個；從所抽取的多個信道中確定所選數(shù)量的均勻間隔信道的IDFT系數(shù)；和將IDFT系數(shù)與載波信號序列混合以獲得所選數(shù)量的均勻間隔信道。
全文摘要
公開了一種接收機和處理寬帶信號的信道化器。信道化器由接收寬帶信號的接收機組成,所接收到的寬帶信號由副采樣DFT信道化器處理,從接收到的寬帶信號內(nèi)的多個信道中提取所選數(shù)量的均勻間隔信道,然后這些擔取出的均勻間隔信道被輸出供接收機進一步處理。
文檔編號H04B1/66GK1269067SQ98808635
公開日2000年10月4日 申請日期1998年8月27日 優(yōu)先權日1997年8月29日
發(fā)明者K·C·贊吉 申請人:艾利森公司