一種支持多模移動通信系統的信號中頻接收裝置制造方法
【專利摘要】一種支持多模移動通信系統的信號中頻接收裝置包括：AD采樣模塊、抽取濾波模塊、數字下變頻模塊、PLL模塊和參數自動配置模塊；AD采樣模塊將輸入信號進行數模轉換，得到54.24MHz的中頻信號；PLL模塊提供整個中頻接收裝置的時鐘；參數自動配置模塊根據不同的通信制式產生數字上變頻模塊的頻率控制字、抽取濾波模塊所需的濾波系數及抽取率；數字下變頻模塊將AD采樣模塊輸出的信號下變頻到基帶零頻；抽取濾波模塊根據濾波系數和抽取率進行抽取和濾波。抽取濾波模塊包括四級濾波；數字下變頻模塊包括數字混頻器。本發明適用于LTE/CDMA/WCDMA/TD-SCDMA多種通信制式，且系統結構簡化，設備體積較小，造價低。
【專利說明】一種支持多模移動通信系統的信號中頻接收裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及移動通信多模技術，特別涉及一種支持多模移動通信系統的信號中頻接收裝置。
【背景技術】
[0002]隨著移動通信及3G和LTE的不斷發展，多模終端將成為移動終端的發展趨勢。多種移動通信系統需要支持多個頻段和多種制式的通信，以便在同一硬件平臺上實現對不同制式的切換和同時通信。隨著LTE牌照的發放，同一個支持不同移動通信系統的通信需求變得越來越迫切。移動通信系統的無線側包括射頻、中頻、基帶三部分，射頻可以通過軟件無線電采用同一射頻硬件實現多模處理；基帶部分對于不同的移動通信制式需要調用不同的基帶處理單元；中頻希望采用同一硬件平臺，針對不同的制式調用不同的配置可以實現多模中頻管理。
[0003]多模移動通信系統可以應用于以下幾個方面:多模移動通信終端，多模移動通信基站，移動通信目標探測和監聽設備。多模移動通信系統的需求推動了多模中頻的技術設計和技術革新。
[0004]目前，商用多模移動通信系統主要包括GSM/TD-SCDMA/LTE，和GSM/WCDMA/LTE，其中頻主要采用多通道并行接收的方法，針對不同的應用主要體現在以下幾個方面:
[0005](I)對于多模移動通信終端，采用芯片處理，其芯片采用并行的中頻接收處理通道；
[0006](2)對于多模移動通信基站，采用并行中頻接收處理通道；
[0007](3)對于用于管控和監聽設備，這些設備是獨立的，不支持在同一平臺上處理多模移動通信系統。
[0008]上述探測方法需要存在的問題:
[0009](I)采用并行處理通道，設備開銷大，體積大，費用高；
[0010](2)無法在同一平臺上實現多模信號處理；
[0011](3)沒有實現3gpp和3gpp2的多模融合；
[0012](4)靈活性低，不同的制式不能兼容，不能實現不同的制式和頻點帶寬
[0013]靈活配置。
【發明內容】
[0014]有鑒于此，本發明提供一種支持多模移動通信系統的信號中頻接收裝置，完成多模中頻接收架構設計，完成不同制式不同頻點的數字下變頻和濾波器參數設計，和不同制式的參數自動配置。
[0015]為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案是:
[0016]一種支持多模移動通信系統的信號中頻接收裝置，其特征在于，包括:AD采樣模塊、抽取濾波模塊、數字下變頻模塊、PLL模塊和參數自動配置模塊；[0017]所述AD采樣模塊將輸入信號進行數模轉換，得到54.24MHz的中頻信號；
[0018]所述PLL模塊用于提供整個所述中頻接收裝置的時鐘；
[0019]所述參數自動配置模塊用于根據不同的通信制式產生所述數字上變頻模塊的頻率控制字、所述抽取濾波模塊所需的濾波系數及抽取率；
[0020]所述數字下變頻模塊用于將所述AD采樣模塊輸出的信號下變頻到基帶零頻；
[0021]所述抽取濾波模塊用于根據所述濾波系數和所述抽取率進行抽取和濾波，變頻到基帶速率的倍數上。
[0022]優選的，所述通信制式包括:LTE、CDMA、WCDMA和TD-SCDMA。
[0023]優選的，所述數字下變頻模塊包括數字混頻器；所述數字混頻器將所述AD采樣模塊輸出的信號下混頻到基帶零頻。
[0024]優選的，所述抽取濾波模塊包括第一級濾波、第二級濾波、第三級濾波和第四級濾波；
[0025]其中，所述第一級濾波采用FIR濾波器；所述第二級濾波和所述第三級濾波采用HBF濾波器；所述第四級濾波采用CIC濾波器。
[0026]優選的，所述FIR濾波器的參數根據傳輸協議中信號的特性進行設置。
[0027]優選的，所述CIC濾波器采用5級級聯單級CIC濾波器來實現，并通過配置級聯數、差分延時和插值率控制所述CIC濾波器的帶寬和旁瓣抑制比。
[0028]優選的，所述HBF濾波器是通過避免信號諧波來配置阻帶寬度和通帶寬度。
[0029]優選的，所述AD采樣模塊兼容不同所述通信制式的基帶速率。
[0030]優選的，射頻將TD-SCDMA/CDMA/WCDMA/LTE中一種制式信號的某個頻段搬移到300MHz中頻，經AD采樣模塊采樣后信號頻譜搬移至54.24MHz，通過數字混頻器將需要的頻點搬移至基頻，再通過窄帶濾波將需要的頻點濾出。
[0031 ] 與現有技術相比，本發明的有益效果有:
[0032]I)本發明提供一個硬件平臺可以支持TD-SCDMA/CDMA/WCDMA/LTE多個信號的中頻接收，簡化系統結構，縮小設備體積，降低造價，為設備的便攜和小型化奠定基礎；
[0033]2)本發明采用參數自動配置方式，在系統選擇和參數確定時，可以根據參數自動配置的控制參數完成相應的配置，簡化系統的操作；
[0034]3)本發明適用于多模移動終端、多模移動通信系統設備、多模移動通信目標探測和監聽設備研發，簡化開發平臺，縮短開發周期；
[0035]4)本發明的接收端共用一個AD采樣器，AD采樣采用符合TD-SCDMA/CDMA/WCDMA/LTE頻譜和基帶系統要求的參數，適應于多模移動通信系統信號接收和處理。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0036]圖1為本發明的支持多模移動通信系統的信號中頻接收裝置的結構示意圖；
[0037]圖2為本發明支持多模移動通信系統的信號中頻接收裝置的參數自動配置模塊示意圖；
[0038]圖3為本發明支持多模移動通信系統的信號中頻接收裝置的抽取濾波模塊示意圖；
[0039]圖4為本發明支持多模移動通信系統的信號中頻接收裝置的多模數字中頻接收處理流程圖；
[0040]圖5為本發明的支持多模移動通信系統的信號中頻接收裝置的CIC單級濾波器的結構圖；
[0041 ] 圖6為CIC幅頻特性曲線；
[0042]圖7為HBF幅頻特性曲線。
【具體實施方式】
[0043]為了便于本領域技術人員理解，下面將結合附圖以及實施例對本發明進行進一步詳細描述。
[0044]如圖1所示，本發明所揭示的一種支持多模移動通信系統的信號中頻接收裝置包括:AD采樣模塊、參數自動配置模塊、數字下變頻模塊、PLL模塊和抽取濾波模塊。AD采樣模塊的采樣速率相同，該采樣率需要兼容TD-SCDMA/CDMA/WCDMA/LTE四種制式基帶速率。參數自動配置模塊，根據不同通信制式產生數字上變頻模塊的頻率控制字、抽取濾波模塊所需的濾波系數及抽取率。根據參數自動配置模塊，選擇不同的通信制式即可完成下變頻參數設置、抽取器和四級濾波的參數設置。數字下變頻模塊將AD采樣模塊輸出的信號變頻到窄帶頻點上。抽取濾波模塊根據不同的制式和配置參數將數字信號速率進行抽取和濾波，變頻到基帶速率的倍數上。PLL模塊用于提供整個中頻接收裝置的時鐘。
[0045]AD采樣模塊需要兼顧TD-SCDMA/CDMA/WCDMA/LTE四種制式的基帶速率。對于接收而言，射頻端混頻濾波得到帶寬為60MHz的300MHz中頻信號，采樣時鐘設計為245.76MHz，經過A/D采樣模塊采樣后得到54.24MHz的中頻數字信號。
[0046]如圖2所示，參數自動配置模塊主要由上位機軟件控制FPGA選擇不同制式的信號，并能夠通過多模控制模塊對信號的頻點和濾波器的特性等進行實時的配置，使得多模控制變得靈活和高效。
[0047]頻點的選擇功能是由數字混頻器NCO以及窄帶濾波完成。信號經過A/D采樣后得到54.24MHz的中頻，根據需求在60MHz范圍內通過數字混頻器NCO控制字產生對應的載頻信號，將需求頻點信號搬移到基頻并通過后續的窄帶濾波將需要的頻點信號濾出來。
[0048]在某一確定移動通信制式，濾波器的特性是預先設定好的，只需通過控制軟件可實時地更改數字混頻器NCO的頻率控制字來產生不同頻點的相對應的載頻頻率，便能夠對帶寬內任意可用頻點進行處理。
[0049]如圖3所示的抽取濾波模塊，其主要功能是濾出所需的單頻點的信號，以便基帶的數據處理。針對3G、LTE等不同的制式的通信系統，其單頻點帶寬是不一樣的。經過下變頻以后的數據，雖然已是零頻率的信號，但是其采樣率過高，大大增加了基帶處理速度的壓力。這就需要中頻部分對信號進行抽取以降低采樣率。由于信號有高速率轉換為低速率的信號，單級濾波器抽取倍率很高，單級抽取濾波很難實現，因此系統采用四級濾波完成數據的降采樣率和濾波:第一級濾波考慮到中頻前段信號數據率較高，采用在高速率下濾波特性較好的CIC濾波器進行數據率的降采樣率和濾波；第二級濾波和第三級濾波為了節約系統資源，采用濾波器階數較少的半帶濾波器HBFl和HBF2來完成降采樣率和濾波；第四級濾波采用具有較好通帶和阻帶特性的FIR濾波器完成。在多模窄帶濾波中可以控制濾波器的抽取率得到碼片速率整數倍的基帶信號。[0050]數字下變頻模塊的主要功能是將AD采樣后的數字信號經過NCO下混頻到基帶零頻；然后通過抽取濾波模塊的四級濾波產生單頻點基帶信號，并送至基帶進行處理。
[0051]數字下變頻處理流程如圖4所示，圖中，fnco為通過實時配置NCO的頻率控制字產生相應的頻點的混頻頻率，M1^M2, M3、M4分別為各級濾波的抽取率，fcic> fhbfl、fhbf2、ffir是根據每種制式信號抽取率得到的采樣率，這些參數都能夠通過參數自動配置模塊進行靈活配置的。另外，針對每一種通信制式，每一級濾波器的參數(如濾波器的帶寬、系數、截位等)也要做相應的配置。通過這些可實時配置的參數，從而實現了多模中頻的數據處理。根據各制式信號特性，推算出各制式對應的中頻參數。主要參數有數字混頻器頻率、抽取率以及濾波器的特性。
[0052]數字混頻器NCO的頻率是由信號頻段內的頻點而決定的。對接收而言,射頻將某種制式信號的某個頻段搬移到300MHz中頻，經AD采樣后信號頻譜搬移至54.24MHz，通過數字混頻器將需要的頻點搬移至基頻，再通過窄帶濾波將需要的頻點濾出來。各種制式信號對應的頻段以及頻點見表1。
[0053]表1各種制式 移動通信系統對應頻段及頻點信息表
[0054]
[0055]
【權利要求】
1.一種支持多模移動通信系統的信號中頻接收裝置，其特征在于，包括:AD采樣模塊、抽取濾波模塊、數字下變頻模塊、PLL模塊和參數自動配置模塊； 所述AD采樣模塊將輸入信號進行數模轉換，得到54.24MHz的中頻信號； 所述PLL模塊用于提供整個所述中頻接收裝置的時鐘； 所述參數自動配置模塊用于根據不同的通信制式產生所述數字上變頻模塊的頻率控制字和所述抽取濾波模塊所需的濾波系數及抽取率； 所述數字下變頻模塊用于將所述AD采樣模塊輸出的信號下變頻到基帶零頻； 所述抽取濾波模塊用于根據所述濾波系數和所述抽取率進行抽取和濾波。
2.根據權利要求1所述的支持多模移動通信系統的信號中頻接收裝置，其特征在于，所述通信制式包括:LTE、CDMA、WCDMA和TD-SCDMA。
3.根據權利要求2所述的支持多模移動通信系統的信號中頻接收裝置，其特征在于，所述數字下變頻模塊包括數字混頻器；所述數字混頻器將所述AD采樣模塊輸出的信號下混頻到基帶零頻。
4.根據權利要求2所述的支持多模移動通信系統的信號中頻接收裝置，其特征在于，所述抽取濾波模塊包括第一級濾波、第二級濾波、第三級濾波和第四級濾波； 其中，所述第一級濾波采用FIR濾波器；所述第二級濾波和所述第三級濾波采用HBF濾波器；所述第四級濾波采用CIC濾波器。
5.根據權利要求4所述的支持多模移動通信系統的信號中頻接收裝置，其特征在于，所述FIR濾波器的參數根據傳輸協議中信號的特性進行設置。
6.根據權利要求4所述的支持多模移動通信系統的信號中頻接收裝置，其特征在于，所述CIC濾波器采用5級級聯單級CIC濾波器來實現，并通過配置級聯數、差分延時和插值率控制所述CIC濾波器的帶寬和旁瓣抑制比。
7.根據權利要求4所述的支持多模移動通信系統的信號中頻接收裝置，其特征在于，所述HBF濾波器是通過避免信號諧波來配置阻帶寬度和通帶寬度。
8.根據權利要求2所述的支持多模移動通信系統的信號中頻接收裝置，其特征在于，所述AD采樣模塊兼容不同所述通信制式的基帶速率。
【文檔編號】H04B1/16GK103957020SQ201410188337
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月6日 優先權日:2014年5月6日
【發明者】田增山, 周牧, 龐宗廉, 張庭偉, 李路, 張振源 申請人:重慶郵電大學