專(zhuān)利名稱(chēng)：一種聯(lián)合數(shù)字下變頻和頻偏校正電路及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字通信領(lǐng)域中變頻及頻偏校正實(shí)現(xiàn)方式，尤其涉及一種聯(lián)合數(shù)字下變頻和頻偏校正的電路及其實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
CMMB (China Mobile Multimedia Broadcasting)是中國(guó)國(guó)家廣電總局 2006 年 10 月頒布的中國(guó)移動(dòng)多媒體廣播行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)于2006年11月1日起正式實(shí)施。它是一種基于多載波 OFDM (Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，正交頻分復(fù)用)技術(shù)的無(wú)線廣播系統(tǒng)，采用先進(jìn)的信道糾錯(cuò)編碼和多載波OFDM調(diào)制技術(shù)，提高了抗干擾能力和對(duì)移動(dòng)性的支持性，同時(shí)采用時(shí)隙發(fā)射方式來(lái)降低終端的功耗。依據(jù)CMMB網(wǎng)絡(luò)覆蓋的設(shè)想， CMMB信號(hào)由S波段(S波段是指頻率范圍在1. 55 3. 4GHz的電磁波)衛(wèi)星覆蓋網(wǎng)絡(luò)和U 波段(頻率范圍在470 798MHz的電磁波)地面覆蓋網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信號(hào)覆蓋。S波段衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)廣播信道用于直接接收，Ku波段(一般在11. 7 12. 2GHz之間)上行，S波段下行；分發(fā)信道用于地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)接收，Ku波段上行，Ku波段下行，由地面增補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)為S波段發(fā)送到CMMB終端。為實(shí)現(xiàn)城市人口密集區(qū)域移動(dòng)多媒體廣播電視信號(hào)的有效覆蓋，采用U 波段地面無(wú)線發(fā)射構(gòu)建城市U波段地面覆蓋網(wǎng)絡(luò)。空中傳輸?shù)纳漕l信號(hào)到達(dá)接收端后，需先轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶐盘?hào)，再進(jìn)行后續(xù)的信號(hào)處理。二次變頻處理是常用的下變頻方式之一，接收端的Timer (調(diào)諧器)將模擬射頻信號(hào)變?yōu)槟M中頻信號(hào)，然后進(jìn)行AD(模數(shù)轉(zhuǎn)換)采樣后進(jìn)入數(shù)字信號(hào)處理階段，系統(tǒng)將數(shù)字中頻信號(hào)再次進(jìn)行下變頻，成為基帶IQ信號(hào)(I為同相位，Q為90度相位，即縱相位)。另外，到達(dá)接收端的信號(hào)，由于傳輸過(guò)程中的Doppler (多普勒)頻移以及本地載波頻率的頻移，接收信號(hào)會(huì)附帶頻偏，需要在接收機(jī)內(nèi)進(jìn)行校正。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的為了解決通信過(guò)程中解調(diào)器中數(shù)字下變頻和頻偏校正處理時(shí)，多次頻率搬移而引起的資源使用較高的問(wèn)題，同時(shí)減少了在其運(yùn)算過(guò)程中的資源浪費(fèi)。本發(fā)明提供一種聯(lián)合數(shù)字下變頻和頻偏校正電路，由希爾伯特變換模塊、頻率累加模塊、D觸發(fā)器、Sin&Cos查表模塊以及頻率搬移模塊構(gòu)成。希爾伯特變化模塊，用于將一路實(shí)數(shù)信號(hào)變?yōu)閮陕返腎Q復(fù)數(shù)信號(hào)；頻率累加模塊，用于對(duì)反饋回來(lái)的頻偏估計(jì)結(jié)果和預(yù)設(shè)的中頻頻率進(jìn)行頻偏累加；D觸發(fā)器，用于預(yù)先設(shè)置頻率累加器的初值；Sin&Cos查表模塊，用于查表分別得到當(dāng)前頻率和對(duì)應(yīng)的Sin和Cos值；頻率搬移模塊，對(duì)IQ復(fù)數(shù)信號(hào)和Sin&Cos結(jié)果進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘，得到數(shù)字下變頻和頻偏校正處理之后的信號(hào)。在本發(fā)明中還涉及一種聯(lián)合數(shù)字下變頻和頻偏校正的電路的實(shí)現(xiàn)方法，包含以下步驟 (1)接收信號(hào)進(jìn)入解調(diào)器的 DDC(Digital Down Conversion)和 FOC(Frequency Offset Calibration)聯(lián)合校正模塊后，數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)入希爾伯特變換模塊，將一路實(shí)數(shù)信號(hào)變?yōu)閮陕返腎Q復(fù)數(shù)信號(hào)；(2)快速傅立葉變換FFT之后的頻偏估計(jì)模塊反饋回來(lái)的頻偏估計(jì)結(jié)果進(jìn)入頻率累加模塊，和預(yù)設(shè)的中頻頻率進(jìn)行頻偏累加，累加后得到的頻率之和進(jìn)入Sin&Cos查表模塊；(3)使用輸入的頻率和進(jìn)行運(yùn)算得到查表的地址，以此地址進(jìn)行查表分別得到當(dāng)前頻率和對(duì)應(yīng)的Sin和Cos結(jié)果；(4)希爾伯特變換模塊輸出的IQ兩路信號(hào)和Sin&Cos查表模塊輸出的Sin&Cos結(jié)果都進(jìn)入頻率搬移模塊，IQ復(fù)數(shù)信號(hào)和Sin&Cos結(jié)果進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘，最終得到數(shù)字下變頻和頻偏校正處理之后的信號(hào)。在上述發(fā)明內(nèi)容中，接收機(jī)的中頻頻率作為頻率累加器的初值可以預(yù)先設(shè)置在D 觸發(fā)器中，它和反饋的頻偏估計(jì)結(jié)果進(jìn)行累加。通過(guò)上述本發(fā)明提供的一種聯(lián)合數(shù)字下變頻和頻偏校正的電路及其實(shí)現(xiàn)方法，可以解決通信過(guò)程中數(shù)字下變頻和頻偏校正處理時(shí)，多次頻率搬移而引起的資源使用較高的問(wèn)題，同時(shí)能夠有效減少在其運(yùn)算過(guò)程中的資源浪費(fèi)的問(wèn)題。


圖1基于二次變頻的CMMB接收機(jī)的結(jié)構(gòu)2基于聯(lián)合數(shù)字下變頻和頻偏校正的CMMB調(diào)解器的結(jié)構(gòu)3 —種聯(lián)合數(shù)字下變頻和頻偏校正電路4 一種聯(lián)合數(shù)字下變頻和頻偏校正電路的流程圖
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合各附圖，對(duì)上述發(fā)明內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的描述。當(dāng)通過(guò)無(wú)線方式傳輸?shù)纳漕l信號(hào)到達(dá)接收端后，需要經(jīng)過(guò)一系列信號(hào)處理裝置， 如圖1中所示。首先射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)接收天線進(jìn)入接收機(jī)，進(jìn)入調(diào)諧器Timer模塊100進(jìn)行下變頻處理，在二次混頻結(jié)構(gòu)的接收機(jī)中，調(diào)諧器Timer輸出模擬中頻信號(hào)①，在本實(shí)施例中，以Timer輸出36MHz的模擬中頻信號(hào)為例，然后進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換AD模塊200進(jìn)行采樣，AD 的采樣頻率為30MHz，模數(shù)AD模塊輸出的數(shù)字中頻信號(hào)②進(jìn)入解調(diào)器300進(jìn)行信道解調(diào)，得到原始發(fā)送數(shù)據(jù)流后，進(jìn)入解碼器400進(jìn)行信源解碼，恢復(fù)出相應(yīng)的音視頻節(jié)目。在CMMB接收機(jī)中，經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換AD采樣的數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)入解調(diào)器后，如圖2調(diào)制解調(diào)器的結(jié)構(gòu)圖所示。首先通過(guò)自動(dòng)增益補(bǔ)償AGC模塊310估計(jì)當(dāng)前接收信號(hào)的功率， 并根據(jù)系統(tǒng)要求的信號(hào)功率參考值計(jì)算功率差，并將該誤差反饋到Timer中進(jìn)行信號(hào)功率自動(dòng)調(diào)整。同時(shí)接收信號(hào)進(jìn)入DDC和FOC聯(lián)合校正模塊320，中頻信號(hào)進(jìn)行頻譜搬移，變?yōu)榛鶐Q信號(hào)，同時(shí)將信號(hào)上附帶的頻率偏移校正。經(jīng)過(guò)頻偏校正的數(shù)字基帶IQ信號(hào)進(jìn)入重采樣模塊330，將30MHz采樣率的信號(hào)恢復(fù)出接收信號(hào)的數(shù)據(jù)率。重采樣模塊的輸出進(jìn)入快速傅立葉變換FFT模塊340，進(jìn)行快速傅立葉變換，將時(shí)域信號(hào)變換到頻域。FFT模塊輸出的頻域數(shù)據(jù)分別進(jìn)入頻偏估計(jì)模塊350和信道估計(jì)模塊360，頻偏估計(jì)模塊350在頻域估計(jì)出信號(hào)上附帶的頻率偏移，并將估計(jì)結(jié)果反饋到DDC和FOC聯(lián)合校正模塊320。信道估計(jì)模塊360估計(jì)信道相應(yīng)，消除信號(hào)中疊加的乘性信道干擾。最后信道估計(jì)模塊的輸出進(jìn)入信道解碼模塊370進(jìn)行CMMB標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的信道解碼處理，得到發(fā)射端原始的發(fā)送碼流。信號(hào)進(jìn)入DDC和FOC聯(lián)合校正模塊320后，如圖3中所示。數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)入希爾伯特變換模塊321，將一路實(shí)數(shù)信號(hào)變?yōu)閮陕返腎Q復(fù)數(shù)信號(hào)。FFT之后的頻偏估計(jì)模塊反饋回來(lái)的頻偏估計(jì)結(jié)果進(jìn)入頻率累加模塊322，和預(yù)設(shè)的中頻頻率進(jìn)行頻偏累加，接收機(jī)的中頻頻率作為頻率累加器的初值可以預(yù)先設(shè)置在D觸發(fā)器中，它和反饋的頻偏估計(jì)結(jié)果進(jìn)行累加。頻率累加后得到的頻率和進(jìn)入Sin&Cos查表模塊323，首先使用輸入的頻率和進(jìn)行運(yùn)算得到查表的地址，然后以此地址進(jìn)行查表分別得到當(dāng)前頻率和對(duì)應(yīng)的Sin和Cos結(jié)果。最后321模塊輸出的IQ兩路信號(hào)和323模塊輸出的Sin&Cos結(jié)果都進(jìn)入頻率搬移模塊324，IQ復(fù)數(shù)信號(hào)和Sin&Cos結(jié)果進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘，最終得到數(shù)字下變頻和頻偏校正處理之后的信號(hào)。在頻率累加模塊322中，預(yù)先輸入的中頻頻率作為累加器的初值，實(shí)時(shí)輸入的頻偏估計(jì)結(jié)果作為累加器的瞬時(shí)值，其累加結(jié)果既包含中頻所需要的頻率搬移量，又包含了頻偏校正所需要的頻率搬移量，所以通過(guò)該發(fā)明可以同時(shí)完成下變頻和頻偏校正處理。在本實(shí)施例中，使用的中頻為36MHz，AD采樣率為30MHz，所以AD采樣后的數(shù)字中頻信號(hào)的頻率為36-30 = 6MHz。得到的數(shù)字中頻頻率即作為頻率累加器的初值。結(jié)合頻偏估計(jì)模塊反饋的實(shí)時(shí)頻偏估計(jì)結(jié)果，即可得到接收信號(hào)需要的頻譜搬移結(jié)果。其計(jì)算公式如下Freqall = Freqall+Freqfoe Freq = Freqall+6000000Freqall是頻偏的累加結(jié)果，F(xiàn)req是頻偏和當(dāng)前數(shù)字中頻頻率的累加結(jié)果。圖4是本發(fā)明所提出的一種聯(lián)合數(shù)字下變頻和頻偏校正電路的流程圖，依照該流程及上述實(shí)施電路的工作原理，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)明提出來(lái)的聯(lián)合數(shù)字下變頻和頻偏校正方法。本發(fā)明根據(jù)頻率搬移的原理，進(jìn)行數(shù)字下變頻和頻偏校正兩個(gè)頻率搬移的合并， 且只需要一組Sin表和Cos表即可，相比傳統(tǒng)方法分別處理數(shù)字下變頻和頻偏校正，可以減少一組Sin表和Cos表，另外減少一組復(fù)數(shù)乘法邏輯，相比傳統(tǒng)的方法降低了資源使用。
權(quán)利要求
1.一種聯(lián)合數(shù)字下變頻和頻偏校正電路，由希爾伯特變換模塊、頻率累加模塊、D觸發(fā)器、Sin&Cos查表模塊以及頻率搬移模塊構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)合數(shù)字下變頻和頻偏校正電路，其特征在于所述希爾伯特變化模塊的輸入為接收到的中頻實(shí)數(shù)信號(hào)，其輸出為包含實(shí)部和虛部的復(fù)數(shù)信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)合數(shù)字下變頻和頻偏校正電路，其特征在于所述頻率累加裝置的輸入為頻偏估計(jì)模塊反饋的頻偏估計(jì)結(jié)果以及以及系統(tǒng)當(dāng)前設(shè)置的信號(hào)中頻頻率。
4.如權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)合數(shù)字下變頻和頻偏校正電路，其特征在于所述D觸發(fā)器所預(yù)先設(shè)置的頻率累加器的初值為接收機(jī)的中頻頻率。
5.如權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)合數(shù)字下變頻和頻偏校正電路的實(shí)現(xiàn)方法，包含以下實(shí)現(xiàn)步驟(1)接收信號(hào)進(jìn)入解調(diào)器的DDC和FOC聯(lián)合校正模塊后，數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)入希爾伯特變換模塊，將一路實(shí)數(shù)信號(hào)變?yōu)閮陕返腎Q復(fù)數(shù)信號(hào)；(2)快速傅立葉變換FFT之后的頻偏估計(jì)模塊反饋回來(lái)的頻偏估計(jì)結(jié)果進(jìn)入頻率累加模塊，和預(yù)設(shè)的中頻頻率進(jìn)行頻偏累加，累加后得到的頻率之和進(jìn)入Sin&Cos查表模塊；(3)使用輸入的頻率和進(jìn)行運(yùn)算得到查表的地址，以此地址進(jìn)行查表分別得到當(dāng)前頻率和對(duì)應(yīng)的Sin和Cos結(jié)果；(4)希爾伯特變換模塊輸出的IQ兩路信號(hào)和Sin&Cos查表模塊輸出的Sin&Cos結(jié)果都進(jìn)入頻率搬移模塊，IQ復(fù)數(shù)信號(hào)和Sin&Cos結(jié)果進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘，最終得到數(shù)字下變頻和頻偏校正處理之后的信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1或1所述的一種聯(lián)合數(shù)字下變頻和頻偏校正電路及實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述信號(hào)的幀體為符合CMMB標(biāo)準(zhǔn)的多載波信號(hào)幀信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種聯(lián)合數(shù)字下變頻和頻偏校正電路，由希爾伯特變換模塊、頻率累加模塊、D觸發(fā)器、Sin&Cos查表模塊以及頻率搬移模塊構(gòu)成。本發(fā)明中還涉及一種聯(lián)合數(shù)字下變頻和頻偏校正的電路的實(shí)現(xiàn)方法，包含以下步驟(1)接收信號(hào)進(jìn)入解調(diào)器的DDC和FOC聯(lián)合校正模塊后，數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)入希爾伯特變換模塊，將一路實(shí)數(shù)信號(hào)變?yōu)閮陕返腎Q復(fù)數(shù)信號(hào)；(2)頻偏估計(jì)模塊反饋回的頻偏估計(jì)結(jié)果進(jìn)入頻率累加模塊，和預(yù)設(shè)的中頻頻率進(jìn)行頻偏累加，累加后得到的頻率之和進(jìn)入Sin&Cos查表模塊；(3)使用輸入的頻率和進(jìn)行運(yùn)算得到查表的地址，以此地址進(jìn)行查表分別得到當(dāng)前頻率和對(duì)應(yīng)的Sin和Cos結(jié)果；(4)IQ兩路信號(hào)和Sin&Cos查表模塊輸出的Sin&Cos結(jié)果都進(jìn)入頻率搬移模塊，IQ復(fù)數(shù)信號(hào)和Sin&Cos結(jié)果進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘，最終得到數(shù)字下變頻和頻偏校正處理之后的信號(hào)。通過(guò)本發(fā)明能解決通信過(guò)程中解調(diào)器中數(shù)字下變頻和頻偏校正處理時(shí)，多次頻率搬移而引起的資源使用較高的問(wèn)題，同時(shí)減少在其運(yùn)算過(guò)程中的資源浪費(fèi)。
文檔編號(hào)H04L25/03GK102201824SQ201010130730
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2010年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者劉鵬 申請(qǐng)人:上海華虹集成電路有限責(zé)任公司