本申請涉及數(shù)字上變頻器領(lǐng)域，尤其涉及一種可任意倍數(shù)重采樣的數(shù)字上變頻器。

背景技術(shù)：

數(shù)字上變頻(duc)是無線電發(fā)射鏈路中，位于基帶信號處理模塊和高速dac之間關(guān)鍵的數(shù)字信號處理模塊，通過對基帶信號進(jìn)行一定比例的升采樣處理，并在數(shù)字正交混頻后將基帶信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字中頻信號，然后經(jīng)dac轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號，經(jīng)進(jìn)一步混頻后，由天線將信號發(fā)射出去。

現(xiàn)有的數(shù)字上變頻技術(shù)實現(xiàn)過程一般如圖1所示，輸入的i、q兩路基帶信號經(jīng)過成形濾波之后，再經(jīng)過一級半帶濾波器或者多級半帶濾波器進(jìn)行升采樣，然后再經(jīng)過cic插值濾波器實現(xiàn)一個較大比例的升采樣，最后i、q兩路的輸出進(jìn)行數(shù)字正交混頻，得到一路輸出信號給dac。

現(xiàn)有技術(shù)由于采取半帶濾波器和cic濾波器的組合來實現(xiàn)較大比例的升采樣，只能支持整數(shù)倍的重采樣，這樣的話就會給基帶信號的采樣率和dac的采樣率選擇和定標(biāo)帶來一定的限制；又由于采取半帶濾波器和cic濾波器組合的結(jié)構(gòu)，使得能夠支持的升采樣倍數(shù)有限，一般僅能支持有限的幾種升采樣倍數(shù)；還由于采用了cic濾波器，而cic濾波器因其通帶增益存在不一致性，往往在cic濾波器后面還需要增加一個補(bǔ)償濾波器，用于補(bǔ)償cic濾波器的通帶不平坦性，這就給實際的設(shè)計與實現(xiàn)增加了復(fù)雜度和工作量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請?zhí)峁┮环N可任意倍數(shù)重采樣的數(shù)字上變頻器，可支持任意倍數(shù)的有理數(shù)重采樣，不需要采取半帶濾波器和cic濾波器，成本更低，適用范圍廣。

本申請?zhí)峁┑囊环N可任意倍數(shù)重采樣的數(shù)字上變頻器，用于接收i、q兩路基帶信號，對該兩路基帶信號進(jìn)行數(shù)字上變頻處理并將處理后得到的中頻信號輸出至dac，包括：

成形濾波器，其輸入端與所述數(shù)字上變頻器的輸入端相連接，接收基帶信號i和基帶信號q，對基帶信號i和基帶信號q進(jìn)行成形濾波處理，消除碼間干擾，使得基帶信號i和基帶信號q具有預(yù)設(shè)波形；

重采樣模塊，其輸入端與所述成形濾波器輸出端相連接，接收成形濾波后的i、q兩路信號基帶信號，對成形濾波后的i、q兩路信號基帶信號分別進(jìn)行重采樣，使其采樣頻率由原始采樣頻率轉(zhuǎn)換為目標(biāo)采樣頻率；

混頻模塊，其輸入端與所述重采樣模塊相連接，用于對所述重采樣模塊重采樣后輸出的兩路信號進(jìn)行數(shù)字調(diào)制，得到并輸出中頻信號。

進(jìn)一步，所述混頻模塊還包括數(shù)控振蕩器，用于產(chǎn)生中頻載波信號，分兩路分別輸出余弦分量和正弦分量。

進(jìn)一步，所述重采樣模塊包括：

相對位置計算器，獲取原始采樣頻率和目標(biāo)采樣頻率，獲取原始序列；根據(jù)原始采樣頻率和目標(biāo)采樣頻率，在原始序列的時間維度上計算目標(biāo)序列中各目標(biāo)樣點相對于離其最近的原始樣點的相對位置信息；所述原始序列是所述i、q兩路基帶信號的各原始樣點分別組成的數(shù)據(jù)序列，所述目標(biāo)序列是重采樣后的采用目標(biāo)采樣頻率的各目標(biāo)樣點組成的數(shù)據(jù)序列；

dds相位累加器，以頻率控制字為步進(jìn)值進(jìn)行累加，當(dāng)相對位置計算器運算一次時，相位累加器累加一次；

溢出次數(shù)統(tǒng)計器，在dds相位累加器每次累加后統(tǒng)計該次累加過程中相位累加器的總溢出次數(shù)q，q(n)＝q(n-1)+m，m為相位累加器每次累加時的溢出次數(shù)值；

原始樣點選擇器，根據(jù)所述總溢出次數(shù)q，在原始序列中選擇連續(xù)的原始樣點作為參與原始樣點，參與原始樣點以原始樣點x(q)為起始原始樣點；

濾波系數(shù)產(chǎn)生器，根據(jù)各目標(biāo)樣點的相對位置信息，計算每個目標(biāo)樣點的濾波系數(shù)；

低通濾波器，根據(jù)所述濾波系數(shù)，對所選擇的原始樣點進(jìn)行濾波后輸出目標(biāo)樣點，得到目標(biāo)序列。

進(jìn)一步，所述濾波系數(shù)產(chǎn)生器計算的每個目標(biāo)樣點所對應(yīng)的濾波系數(shù)的個數(shù)根據(jù)濾波器的長度確定，每個目標(biāo)樣點所需要的原始樣點的個數(shù)與濾波系數(shù)的個數(shù)相同。

在一些實施例中，計算每個目標(biāo)樣點時，所述原始樣點選擇器所選擇的原始樣點的個數(shù)與所述濾波系數(shù)產(chǎn)生器計算得到的濾波系數(shù)的個數(shù)相同。

在一些實施例中，所述dds相位累加器使用的頻率控制字與原始采樣頻率和目標(biāo)采樣頻率的比值成正比。

在一些實施例中，所述dds相位累加器使用的頻率控制字為

ftw＝round(2ⁿ×fs1/fs2)

式中，ftw表示頻率控制字；round(s)表示對s進(jìn)行四舍五入取整；fs1為原始采樣頻率；fs2為目標(biāo)采樣頻率；n為相位累加器位數(shù)。

在一些實施例中，所述相對位置計算器采用以下計算公式計算相對位置信息：

式中，index表示相對位置信息，mod(a,b)表示取a對b的模值；round(s)表示對s進(jìn)行四舍五入取整；fs1為原始采樣頻率；fs2為目標(biāo)采樣頻率；l為一個整數(shù)，并且滿足l≤2ⁿ；acc為相位累加器的相位值，其初始值為零；n為相位累加器位數(shù)。

在一些實施例中，所述濾波系數(shù)產(chǎn)生器計算濾波系數(shù)的公式為：

其中，p為濾波器長度。

在一些實施例中，所述低通濾波器進(jìn)行濾波的公式為：

本申請的有益效果是：由于本申請?zhí)峁┑囊环N可任意倍數(shù)重采樣的數(shù)字上變頻器采用的重采樣模塊實時性較好、可以實現(xiàn)任意倍數(shù)的升采樣率轉(zhuǎn)換，且支持大范圍、大比例、高精度的升采樣率轉(zhuǎn)換，可靈活地改變基帶信號的采樣率，獲得的中頻信號采樣率可適應(yīng)性強(qiáng)，利于dac的采樣率選擇和定標(biāo)，可普遍應(yīng)用于各種制式下的軟件無線電或者通信系統(tǒng)；而且由于不需要使用cic濾波器、半帶濾波器和cic補(bǔ)償濾波器，結(jié)構(gòu)簡單，利于軟硬件實現(xiàn)。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)數(shù)字上變頻技術(shù)原理圖；

圖2為本申請?zhí)峁┑囊环N可任意倍數(shù)重采樣的數(shù)字上變頻器結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本申請?zhí)峁┑囊环N重采樣模塊結(jié)構(gòu)框圖；

圖4為本申請?zhí)峁┑闹夭蓸愚D(zhuǎn)換中目標(biāo)樣點獲取過程示意圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式結(jié)合附圖對本申請作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實施例一：

請參考圖2，本申請?zhí)峁┝艘环N可任意倍數(shù)重采樣的數(shù)字上變頻器，該數(shù)字上變頻器用于接收i、q兩路基帶信號，基帶信號i和基帶信號q互為正交，對該兩路基帶信號進(jìn)行數(shù)字上變頻處理并將處理后得到的中頻信號輸出至dac。

該數(shù)字上變頻器包括：依次相連接的成形濾波器2、重采樣模塊1和混頻模塊3。

成形濾波器2的輸入端與數(shù)字上變頻器的輸入端相連接，接收基帶信號i和基帶信號q，對基帶信號i和基帶信號q進(jìn)行成形濾波處理，消除碼間干擾，使得基帶信號i和基帶信號q具有一定的波形，成形濾波器2輸出的i、q兩路信號分別用xi(n)、xq(n)表示。具體的，成形濾波器2的第一輸入端接收基帶信號i，第二輸入端接收基帶信號q，經(jīng)過濾波成形處理后，成形濾波器2的第一輸出端輸出信號xi(n)，第二輸出端輸出信號xq(n)。經(jīng)過濾波成形處理，基帶信號i和基帶信號q上升下降沿速度變慢，由快沿變?yōu)槁?，輸出的信號xi(n)、xq(n)的頻譜也變窄。

重采樣模塊1的輸入端與成形濾波器2輸出端相連接，接收成形濾波器2輸出的信號xi(n)、xq(n)，以信號xi(n)、xq(n)作為原始信號，對信號xi(n)和xq(n)分別進(jìn)行重采樣，使其采樣頻率由原始采樣頻率fs1轉(zhuǎn)換為目標(biāo)采樣頻率fs2。具體的，重采樣模塊1第一輸入端接收信號xi(n)，第二輸入端接收信號xq(n)，重采樣模塊1分別對對信號xi(n)、xq(n)分別進(jìn)行升采樣轉(zhuǎn)換，提高信號xi(n)、xq(n)的采樣率，即fs2>fs1，經(jīng)過重采樣后，重采樣模塊1第一輸出端輸出的采樣率為fs2的i路信號用yi(n)表示，第二輸出端輸出的采樣率為fs2的q路信號用yq(n)表示。為了表述方便，原始信號的各原始樣點組成的數(shù)據(jù)序列稱為為原始序列；經(jīng)過重采樣后，輸出的信號的各目標(biāo)樣點組成的數(shù)據(jù)序列稱為目標(biāo)序列。

進(jìn)一步，參考圖3，重采樣模塊1又包括：相對位置計算器12、dds相位累加器11、溢出次數(shù)統(tǒng)計器13、原始樣點選擇器14、濾波系數(shù)產(chǎn)生器15和低通濾波器16。

相對位置計算器12獲取原始采樣頻率fs1和目標(biāo)采樣頻率fs2，根據(jù)原始采樣頻率fs1和目標(biāo)采樣頻率fs2，在原始序列的時間維度上計算目標(biāo)序列中各目標(biāo)樣點相對于離其最近的原始樣點的相對位置信息，因此，獲取一個目標(biāo)樣點需要計算一次相對位置信息。

在一些實施例中，以x(n)表示原始序列，以y(n)表示目標(biāo)序列，index表示相對位置信息，采用如下公式計算相對位置信息：

式中，mod(a,b)表示取a對b的模值；round(s)表示對s進(jìn)行四舍五入取整；fs1為原始采樣頻率；fs2為目標(biāo)采樣頻率；l為一個整數(shù)，并且滿足l≤2ⁿ；acc為dds相位累加器11的相位值，其初始值為零；n為相位累加器位數(shù)。

dds相位累加器11以頻率控制字ftw為步進(jìn)值進(jìn)行累加，相對位置計算器12每需要計算一次相對位置信息index(n)時，dds相位累加器11累加一次。相位累加器的相位值acc的計算公式如下：

acc(n)＝mod(acc(n-1)+ftw，2ⁿ)(1-2)

式中，mod(a,b)表示取a對b的模值；ftw＝round(2ⁿ×fs1/fs2)；n為相位累加器位數(shù)。

溢出次數(shù)統(tǒng)計器13在dds相位累加器11每累加完一次時，統(tǒng)計該次累加過程中相位累加器的總溢出次數(shù)q，用于調(diào)整參與原始樣點的起始原始樣點，而且，x(q)也表示計算目標(biāo)序列中各目標(biāo)樣點相對于離其最近的原始樣點，其中，q(n)＝q(n-1)+m，m為dds相位累加器11每次累加時的溢出次數(shù)值。

原始樣點選擇器14獲取原始序列x(n)，并根據(jù)總溢出次數(shù)q，在原始序列中選擇連續(xù)的原始樣點作為參與原始樣點，其中，參與原始樣點以原始樣點x(q)為起始原始樣點。所選擇的原始樣點的個數(shù)與濾波系數(shù)產(chǎn)生器15計算得到的濾波系數(shù)個數(shù)相同，而濾波系數(shù)的個數(shù)根據(jù)濾波器的長度確定。在一些實施例中，濾波系數(shù)的個數(shù)與濾波器的長度p相同，因此選取的參與原始樣點可表示為{x(q)，x(q+1)，......，x(q+p-1)}。

濾波系數(shù)產(chǎn)生器15根據(jù)各目標(biāo)樣點的相對位置信息，計算每個目標(biāo)樣點的濾波系數(shù)，通過濾波系數(shù)產(chǎn)生器15計算得到的濾波系數(shù)為實時生成，濾波系數(shù)的可適應(yīng)性強(qiáng)，重采樣的實時性較好，可支持任意倍數(shù)的有理數(shù)重采樣。具體地，計算某個目標(biāo)樣點時需要用到的濾波器系數(shù)如下：

其中，p為濾波器長度，根據(jù)實現(xiàn)時的具體軟硬件環(huán)境，p值可以選取為8～32之間的值，l≤2ⁿ，n為相位累加器位數(shù)，index的值的范圍為0～(l-1)。

低通濾波器16根據(jù)所述濾波系數(shù)h(index,k)，對所選擇的原始樣點進(jìn)行濾波，并輸出各個目標(biāo)樣點，得到目標(biāo)序列，輸出采樣頻率為fs2的i、q兩路信號yi(n)和yq(n)，實現(xiàn)升采樣率轉(zhuǎn)換。該低通濾波器16具有非常一致的帶內(nèi)平坦性，產(chǎn)生的i、q兩路信號信號正交性比較好。具體地，多用濾波的公式為：

下面具體詳細(xì)介紹重采樣的過程。

參考圖4為本申請?zhí)峁┑闹夭蓸愚D(zhuǎn)換中目標(biāo)樣點獲取過程示意圖，圖中，黑色實心圓點表示原始序列x(n)的各原始樣點，其采樣周期為t1＝1/fs1，相鄰兩個原始樣點的相位差為2π，相鄰兩個原始樣點之間的內(nèi)插點個數(shù)為2ⁿ，；實心五角星表示目標(biāo)序列y(n)的各目標(biāo)樣點，其采樣周期為t2＝1/fs2。在dds相位累加器11循環(huán)累加時，重復(fù)使用公式(1-1)計算各目標(biāo)樣點對應(yīng)的相對位置信息。

假設(shè)p＝8，需要在原始樣點x(n)中選擇8個參與原始樣點，在圖4中因原始樣點的初始點為x(1)，選擇q初始＝q(1)＝1。那么，

計算y(1)時，index(1)＝0，q(1)＝1；

計算y(2)時，dds相位累加器11從a點到b點，未發(fā)生溢出，離y(2)最近的原始樣點為x(1)，index(2)＝ftw，q(2)＝q(1)+0＝1；

計算y(3)時，dds相位累加器11從b點到c點，未發(fā)生溢出，離y(3)最近的原始樣點為x(1)，index(3)＝2ftw，m＝0，q(3)＝q(2)+0＝1；

計算y(4)時，dds相位累加器11從c點到d點，溢出了一次，在時間維度上跨越了原始樣點x(2)，離y(4)最近的原始樣點由x(1)變?yōu)閤(2)，index(4)＝3ftw-2ⁿ，此次累加時的溢出次數(shù)值m＝1，q(4)＝q(3)+1＝2；

依次類推，可分別計算出全部目標(biāo)樣點對應(yīng)的相對位置信息和q值，之后，根據(jù)公式(1-3)實時計算各目標(biāo)樣點對應(yīng)的濾波系數(shù)，以x(q)為起點選擇各目標(biāo)樣點對應(yīng)的p個原始樣點作為參與原始樣點，再利用公式(1-4)對各參與原始樣點進(jìn)行低通濾波，獲取全部目標(biāo)樣點，得到目標(biāo)序列，從而獲得采樣率為fs2的信號yi(n)、yq(n)。

由此可見，重采樣模塊1可根據(jù)原始采樣頻率和目標(biāo)采樣頻率，巧妙地在原始序列的時間維度上計算各目標(biāo)樣點相對于離其最近的原始樣點的相對位置信息，根據(jù)該相對位置信息，直接實時計算獲取各目標(biāo)樣點時所需要的濾波系數(shù)，和根據(jù)計算相對位置信息時統(tǒng)計的總溢出次數(shù)，從原始序列中選擇所需要的參與原始樣點，然后根據(jù)該濾波系數(shù)對選擇的參與原始樣點進(jìn)行濾波，達(dá)到重采樣的目的，這樣的重采樣效率高、實時性較好，可實現(xiàn)任意倍數(shù)的有理數(shù)重采樣，支持大范圍、大比例、高精度的降采樣率轉(zhuǎn)換，根據(jù)需要可連續(xù)地改變基帶信號的采樣頻率，利于dac的采樣選擇。

混頻模塊3的輸入端分別與重采樣模塊1輸出端相連接，用于對重采樣模塊1輸出的兩路信號yi(n)、yq(n)進(jìn)行數(shù)字調(diào)制，從而輸出中頻信號?；祛l模塊3還包括數(shù)控振蕩器30，數(shù)控振蕩器30作為數(shù)字上變頻器的本振，產(chǎn)生中頻載波信號，分兩路分別輸出余弦分量cos(ω0n)和正弦分量sin(ω0n)。

具體的，如圖1所示，混頻模塊3包括:第一乘法器31、第二乘法器32和加法器33。第一乘法器31用于對正弦分量sin(ω0n)和信號yi(n)進(jìn)行混頻并輸出混頻后的結(jié)果，第一乘法器32用于對余弦分量cos(ω0n)和信號yq(n)進(jìn)行混頻并輸出混頻后的結(jié)果，加法器33分別與第一乘法器31和第二乘法器32輸出端相連接，將第一乘法器31混頻的結(jié)果和第一乘法器31混頻的結(jié)果進(jìn)行加法運算，從而對i、q兩路信號yi(n)、yq(n)實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制，得到并輸出中頻信號。

綜上所述，由于本申請?zhí)峁┑臄?shù)字上變頻器采用的重采樣模塊實時性較好、可以實現(xiàn)任意倍數(shù)的升采樣率轉(zhuǎn)換，且支持大范圍、大比例、高精度的升采樣率轉(zhuǎn)換，可靈活地改變基帶信號的采樣率，獲得的中頻信號采樣率可適應(yīng)性強(qiáng)，可普遍應(yīng)用于各種制式下的軟件無線電或者通信系統(tǒng)；而且由于不再需要使用cic濾波器、半帶濾波器和cic補(bǔ)償濾波器，結(jié)構(gòu)簡單，利于軟硬件實現(xiàn)。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本申請所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本申請的具體實施只局限于這些說明。對于本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。