CN101814932B - 基于数字中频的可变带宽的cdma数字滤波方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属数字滤波器技术领域,尤其涉及一种基于数字中频的可变带宽的CDMA数字滤波方法。利用滤波器系数对称模式,依次完成如下步骤:(1)将输入信号按顺序存入存储器;(2)按照先后顺序将输入值编号,将输入对称相加;(3)将步骤(2)所得结果与相应的滤波器系数相乘;(4)将步骤(3)所有结果进行累加,即得输出值。本发明所述存储器的容量与滤波器的系数个数一致。本发明节省硬件资源,可实现两种不同频段的滤波切换,选频和宽带信号共用,在不同速率的数据下,仍然具有相同形状的幅频响应。
Description
技术领域
本发明属数字滤波器技术领域,尤其涉及一种基于数字中频的可变带宽的CDMA数字滤波方法。
背景技术
随着芯片技术的发展,通过数字技术可以完成越来越多的功能。越来越多的产品设计从模拟向数字转型,以前的模拟CDMA选频器也可以转变成数字的选频器。数字CDMA选频器相对于模拟的CDMA选频器有着很多优势:1、便于集成更多的功能;2、便于设备升级,模拟选频器一旦完成,很难改变设计,设备升级很困难,而数字选频器的主要功能是通过芯片内写入程序完成的,只要更改程序,重新下载既可完成新功能,升级极其方便;3、数字选频器可以更好的控制信号,例如噪声控制,单信道的功率控制等。相对应的中频滤波器也可以由数字FIR滤波器来完成。
数字滤波器的主要作用是在中频提供足够大的带外衰减。对于宽带的信号和选频的信号,由于带宽不同,需要设计不同的数字滤波器,但在有限地资源下,完成两个滤波器并设计相应的通信链路往往需要更多的硬件资源。在一般设计中往往只有宽带的信号处理,或者只有选频的信号处理。因此通常情况下,CDMA选频器和选带器不能通用,不能实现两种不同频段的滤波切换,设备使用时会浪费大量的硬件资源。另外,值得指出的是,国内现有的CDMA选频器,均采用模拟方式,其中频滤波采用的是中频声表面滤波器来完成。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种节省硬件资源,可实现两种不同频段的滤波切换,选频和宽带信号共用,在不同速率的数据下,仍然具有相同形状幅频响应的基于数字中频的可变带宽的CDMA数字滤波方法。
为达到上述目的,本发明是这样实现的:
基于数字中频的可变带宽的CDMA数字滤波方法,采用滤波器系数对称模式,依次完成如下步骤:
(1)将输入信号按顺序存入存储器;
(2)按照先后顺序将输入值编号,将输入对称相加;
(3)将步骤(2)所得结果与相应的滤波器系数相乘;
(4)将步骤(3)所有结果进行累加,即得输出值。
本发明主要针对的是CDMA选频和选带器。它集成了对选频和选带的中频滤波功能。可以通过软件实现两种不同的频段的滤波切换。而且相对于使用两个分别的滤波器更加节省硬件资源。
本发明解决了选频功能与选带功能的共用,只设计一个滤波器,供选频和宽带信号共用。利用同样系数的数字低通滤波器,在不同速率的数据下,仍然具有相同形状的幅频响应,只是对应的通带频率,阻带频率不同。如果适当调节所处理的数据信号速率,就能实现通带的扩大和缩小。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。
图1为直线型数字滤波器结构图;
图2为本发明数字滤波器结构图;
图3为本发明数字滤波方法流程框图;
图4为本发明一种实施方式流程框图;
图5为本发明一种实施方式幅频响应示意图;
图6为本发明冲激响应图;
图7为本发明阶跃响应图;
图8为本发明零极点图;
图9为另一种实施方式幅频响应示意图。
具体实施方式
如图所示,基于数字中频的可变带宽的CDMA数字滤波方法,利用滤波器系数对称模式,依次完成如下步骤:
(1)将输入信号按顺序存入存储器;
(2)按照先后顺序将输入值编号,将输入对称相加;
(3)将步骤(2)所得结果与相应的滤波器系数相乘;
(4)将步骤(3)所有结果进行累加,即得输出值。
上述存储器的容量与滤波器的系数个数一致。
1、CDMA数字滤波器的工作原理
FIR滤波器的差分方程表达式为:
其中,N为滤波器的阶数,h[m]是滤波器的系数。直接型的数字滤波结构如图1所示,利用滤波器系数对称的特点,优化成如图2形式。
从图2中,可以得出数字滤波器的实现方法:
首先,将输入信号按顺序存入存储器,存储器的容量和滤波器的系数个数一致。按照先后顺序将输入值编号,将输入对称相加。
a[m]=x[m]+x[N-m] (2)
再与相应的滤波器系数相乘,
b[m]=a[m]*h[m] (3)
然后对所有结果进行累加,记得到输出值
y[n]=b[1]+…+b[m] (4)
设计滤波器的流程框图,如图3。
2、本发明工艺路线设计
本发明可选择对单频段1.23MHz的CDMA选频信号和10MHz带宽的CDMA宽带信号做滤波处理。若设计的AD采样速率为100Mbps,对10MHz的宽带信号进行滤波处理时,需要将采样速率降低至25Mbps,对1.23MHz进行滤波处理时,需要将采样速率降低至3.125Mbps。对于低采样率的数据还可以复用乘法器从而达到节省硬件资源,实现最大8选频的功能,如图4。
因为相对于选频信号,宽带信号需要更小的过渡带,因此按照宽带信号来设计滤波器系数。得到宽带的信号要求为:带宽10MHz,阻带频率为10.75MHz,阻带衰减为35dbc。经过仿真最小阶数为120阶。
3、滤波器的原理及设计
了解了CDMA信道所需要的幅频响应,就可以根据此来设计CDMA宽带信号所需要的滤波器:
采样频率fs:25MHz
带内波动:<1db
带宽:9.8MHz(半带宽度4.9MHz)
阻带要求:-40dbc,5.5MHz;
根据要求利用MATLAB的滤波器设计工具:设计了94阶滤波器,1.5dB带宽为10MHz,3db带宽为10.2MHz,30db带宽为11MHz。幅频响应如图5所示。滤波器的冲激响应图为图6。滤波器的阶跃响应图为图7。滤波器的零极点图为图8。
本发明所设计的滤波器系数为:
考虑到设计时对滤波器系数的量化成12bit的二进制数,归一化的系数转化成整数化的系数后,得到的滤波器幅频响应图,见图9。
对照前面归一化系数的滤波器,整数化的滤波器的幅频响应误差很小可以接受。如果对应的采样速率为3.125Mbps。经过仿真,对于3.125Mbps的数据信号,同样的滤波器的1.5db带宽为1.25MHz,3db带宽为1.275Mhz,30db带宽为1.375Mhz,远远满足CDMA选频信号的要求。
Claims (1)
1.基于数字中频的可变带宽的CDMA数字滤波方法,其特征在于,利用滤波器系数对称模式,依次完成如下步骤:
(1)将输入信号按顺序存入存储器;
(2)按照先后顺序将输入值编号,将输入值对称相加;a[m]=x[m]+x[N-m];其中,N为滤波器的阶数;
(3)将步骤(2)所得结果与相应的滤波器系数相乘;b[m]=a[m]*h[m];其中,h[m]为滤波器的系数;
(4)将步骤(3)所有结果进行累加,即得输出值;y[n]=b[1]+…+b[m]。
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