一種通用的速率下變換、上變換裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提供了一種通用的速率下變換裝置，包括：分數倍濾波器單元用于將輸入數據的采樣率下采樣變換到Farrow濾波器單元支持的數據采樣率范圍，并將濾波后的數據發送給所述Farrow濾波器單元；Farrow濾波器單元接收分數倍濾波器單元的輸出數據，并生成與最終需要輸出數據的采樣率的成M倍的關系的輸出數據；FIR濾波器單元接收Farrow濾波器單元輸出的數據，并對所述數據進行抽取；成型濾波器單元接收FIR濾波器單元的輸出數據，并用于進行速率下變換使信號成型。本發明專利技術通過靈活配置實現對多種不同采樣率變換的支持，適應任意制式，任意混模應用的通用架構，簡化硬件電路的設計，增強電路的適應性和處理能力。

【技術實現步驟摘要】
一種通用的速率下變換、上變換裝置及方法
本專利技術涉及無線通訊、數字信號處理及集成電路設計領域，特別是數字中頻處理系統濾波器設計中一種通用的速率下變換、上變換裝置及方法。
技術介紹
軟件無線電技術SDR-SoftwareDefinitionRadio，軟件定義的無線電,近幾年成為了無線通訊的一個研究熱點，各大設備制造商競相推出基于SDR的系統，傳統的網絡和基站系統正處于新老交替的一個過渡時期：1、分離式的基站架構的應用，使得基帶處理單元BBU-BaseBandUnit,遠程射頻單元RRU-RomoteRedioUnit，基站架構逐步成為了主流；2、基站小型化成為了發展趨勢；3、對基站的能耗和效率的要求越來越高，并成為了衡量基站的一個關鍵技術指標；4、SDR技術的應用，使得2G、3G、4G可以平滑過渡和演進，甚至各種制式的混模基站也成為了運營商的重要需求。各公司也紛紛建立基于SDR的軟基站平臺，BBU-RRU的基站架構作為今后的主要基站形式，其發展趨勢是：小型化、低成本、低功耗和多模式兼容。隨著SDR技術的發展，數字中頻處理的硬件實現包括即現場可編程門陣列FPGA-Field－ProgrammableGateArray或特殊應用集成電路ASIC-ApplicationSpecificIntegratedCircuit實現也隨之興起，而且隨著混模多模市場需求的增強，需要在同一處理器件中能夠支持各種制式不同的速率變換需求，因而對通用速率變換方法的需求變得更為迫切。目前的單模處理方案中，往往根據特定的制式的某種固定的采樣率要求，設計固定的速率變換電路，但這些固定的速率變換方案都僅能應用于特定的制式，特定的采樣率。對于不同的應用，輸入采樣率和輸出采樣率之間的倍數關系各不相同，即使相同的采樣率對應的信號帶寬也可能不相同，所以為了能夠適應不同的抽取或內插的倍數，以及滿足抽樣定理，達到抗混疊或去除鏡像濾波的目的，一種通用的速率變換方法及結構則顯得非常有意義。專利技術2010588903中提供的結構不同速率變換倍數需要走不同分支，這種復雜的配置結構對于長期演進LTE-LongTermEvolution這種多帶寬處理適用，但對于在此結構上再處理其他與LTE混模的應用，就又要增加其他分支了，結構靈活行差。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術提出一種通用的速率下變換、上變換裝置及方法。為達到上述目的，本專利技術的技術方案是這樣實現的：一種通用的速率下變換裝置，包括分數倍速率變換濾波器單元，Farrow濾波器單元，FIR濾波器單元和成型濾波器單元，其中，分數倍濾波器單元用于將輸入數據的采樣率下采樣變換到Farrow濾波器單元支持的數據采樣率范圍，并將濾波后的數據發送給所述Farrow濾波器單元；Farrow濾波器單元接收分數倍濾波器單元的輸出數據，并生成與最終需要輸出數據的采樣率的成M倍的關系的輸出數據；FIR濾波器單元接收Farrow濾波器單元輸出的數據，并對所述數據進行抽取；成型濾波器單元接收FIR濾波器單元的輸出數據，并用于進行速率下變換使信號成型。進一步的，所述FIR濾波器為半帶濾波器，用于實現2倍抽取。一種通用的速率下變換方法，分數倍濾波器單元將輸入數據的采樣率下采樣變換到Farrow濾波器單元支持的數據采樣率范圍，并將濾波后的數據發送給Farrow濾波器單元；Farrow濾波器單元處理后的輸出數據的采樣率被下采樣到最終需要輸出的數據采樣率的M倍的關系；FIR濾波器單元接收Farrow濾波器單元輸出的數據，并對所述數據進行抽取；成型濾波器單元接收FIR濾波器單元的輸出數據，并進行速率下變換使信號成型。進一步的，所述M為正整數。進一步的，所述M為2倍的關系，則成型濾波器抽取倍數配置為1；當所述M為4倍的關系，則成型濾波器抽取倍數可以配置成2。一種通用的速率上變換裝置，包括成型濾波器單元，第一FIR濾波器單元，Farrow濾波器單元和第二FIR濾波器單元，其中，成型濾波器單元對輸入數據進行內插，并輸出數據送入第一FIR濾波器單元；第一FIR濾波器單元接收成型濾波器單元輸出的數據，進行內插濾波，并輸出數據送入Farrow濾波器單元；Farrow濾波器單元接收第一FIR濾波器單元輸出的數據，進行任意分數倍速率變換并濾波，得到與最終需要輸出數據的采樣率滿足1/N倍關系的輸出數據；第二FIR濾波器單元接收Farrow濾波器單元的輸出數據，完成內插濾波后輸出。進一步的，所述第一FIR濾波器為半帶濾波器，實現2倍抽取。進一步的，所述第二FIR濾波器單元為整數倍速率變換濾波器單元。一種通用的速率上變換方法，包括：成型濾波器單元對輸入數據進行內插，并輸出數據送入第一FIR濾波器單元；第一FIR濾波器單元接收成型濾波器單元輸出的數據，進行內插濾波，并輸出數據送入Farrow濾波器單元；Farrow濾波器單元接收第一FIR濾波器單元輸出的數據，進行任意分數倍速率變換并濾波，得到與最終需要輸出數據的采樣率滿足1/N倍關系的輸出數據；第二FIR濾波器單元接收Farrow濾波器單元的輸出數據，完成內插濾波后輸出。進一步的，所述N為正整數。由上述技術方案可知，本專利技術的實施例具有如下有益效果：通過靈活配置實現對多種不同采樣率變換的支持，適應任意制式，任意混模應用的通用架構，簡化硬件電路的設計，增強電路的適應性和處理能力。附圖說明圖1是通用的速率下變換裝置原理示意圖；圖2是通用的速率上變換硬件結構原理示意圖；圖3是Farrow濾波器單元頻率響應圖；圖4是Farrow濾波器單元結構示意圖；圖5是udv和clr_flg計算方法流程圖；圖6是插值Farrow濾波器單元實現結構示意圖；圖7是uiv和rd_addr產生方法流程圖。具體實施例下面結合附圖和具體實施例對本專利技術的技術方案進一步詳細闡述。如圖1所示，是本專利技術通用的速率下變換裝置原理示意圖，包含4級速率變換濾波器功能單元，第一級為分數倍速率變換濾波器單元，第二級為Farrow濾波器單元，第三級為FIR濾波器單元，第四級為成型濾波器單元。第一級分數倍速率變換濾波器單元：其中，分數倍濾波器單元的輸入數據為各種可能的采樣率數據fs_di，輸出數據為滿足后級Farrow濾波器單元性能要求的采樣率范圍的數據。分數倍濾波器單元將輸入數據的采樣率下采樣變換到Farrow濾波器單元支持的數據采樣率范圍。假設Farrow濾波器單元支持的輸入采樣率范圍是[Fs1,Fs2],則分數倍濾波器單元速率變換倍數的范圍為[fs_di/Fs1,fs_di/Fs2]。為了設計簡單，這里分數倍濾波器單元抽取倍數優選的考慮配置為如1倍、1.5倍、2倍、2.5倍、3倍、3.5等簡單分數倍。其中Farrow濾波器單元支持的采樣率范圍由濾波器性能決定，而性能不同則設計濾波器的代價不同，所以從性能和資源的角度出發，設計者會對Farrow濾波器單元的輸入采樣率進行限制。第二級為Farrow濾波器單元：Farrow濾波器單元接收分數倍濾波器單元處理后的數據，完成下一級分數倍速率變換，Farrow濾波器單元完成的分數倍速率變換相比較第一級分數倍濾波器單元則更任意，可以配置成任意分數。經Farrow濾波器單元處理后的輸出數據的采樣率已經被下采樣到最終需要輸出的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種通用的速率下變換裝置，包括分數倍速率變換濾波器單元，Farrow濾波器單元，FIR濾波器單元和成型濾波器單元，其中，分數倍濾波器單元用于將輸入數據的采樣率下采樣變換到Farrow濾波器單元支持的數據采樣率范圍，并將濾波后的數據發送給所述Farrow濾波器單元；Farrow濾波器單元接收分數倍濾波器單元的輸出數據，并生成與最終需要輸出數據的采樣率的成M倍的關系的輸出數據；FIR濾波器單元接收Farrow濾波器單元輸出的數據，并對所述數據進行抽取；成型濾波器單元接收FIR濾波器單元的輸出數據，并用于進行速率下變換使信號成型。

【技術特征摘要】
1.一種通用的速率下變換裝置，其特征在于，包括分數倍速率變換濾波器單元，Farrow濾波器單元，FIR濾波器單元和成型濾波器單元，其中，分數倍速率變換濾波器單元用于將輸入數據的采樣率下采樣變換到Farrow濾波器單元支持的數據采樣率范圍，并將濾波后的數據發送給所述Farrow濾波器單元；Farrow濾波器單元接收分數倍速率變換濾波器單元的輸出數據，并生成與最終需要輸出數據的采樣率的成M倍的關系的輸出數據，所述M為正整數；其中，所述Farrow濾波器單元包括乘法運算器，累加器和子濾波器；Farrow濾波器單元具體用于將輸出數據在輸入時鐘域和時間間隔系數uk相乘后進入累加器，轉換到輸出時鐘域，生成與最終需要輸出數據的采樣率的成M倍的關系的輸出數據；FIR濾波器單元接收Farrow濾波器單元輸出的數據，并對所述數據進行抽取；成型濾波器單元接收FIR濾波器單元的輸出數據，并用于進行速率下變換使信號成型。2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述FIR濾波器為半帶濾波器，用于實現2倍抽取。3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述乘法運算器和累加器工作在輸入的高時鐘域上，所述子濾波器工作在輸出的低速時鐘域。4.一種通用的速率下變換方法，其特征在于：分數倍速率變換濾波器單元將輸入數據的采樣率下采樣變換到Farrow濾波器單元支持的數據采樣率范圍，并將濾波后的數據發送給Farrow濾波器單元；Farrow濾波器單元處理后的輸出數據的采樣率被下采樣到最終需要輸出的數據采樣率的M倍的關系，所述M為正整數；其中，所述Farrow濾波器單元包括乘法運算器，累加器和子濾波器；Farrow濾波器單元具體用于將輸出數據在輸入時鐘域和時間間隔系數uk相乘后進入累加器，轉換到輸出時鐘域，生成與最終需要輸出數據的采樣率的成M倍的關系的輸出數據；FIR濾波器單元接收Farrow濾波器單元輸出的數據，并對所述數據進行抽取；成型濾波器單元接收FIR濾波器單元的輸出數據，并進行速率下變換使信號成型。5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述M為2倍的關系，則成型濾波器抽取倍數配置為1；當所述M為4倍的關系，則成型濾波器抽取倍數配置成2。6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述Farrow濾波器單元的時間間隔系數ud擴大D倍處理為：其中D分為2的整數次冪和小數兩部分，mod表示取余運算，k為輸入信號的時...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙興山，
申請(專利權)人：中興通訊股份有限公司，
類型：發明
國別省市：