[發明專利]一種級聯濾波器的設計方法及設計裝置

有效

• 申請號: 200910241860.3
• 申請日: 2009-12-11
• 公開（公告）號: CN102098025A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發明（設計）人: 熊軍
• 申請（專利權）人: 大唐移動通信設備有限公司
• 主分類號: H03H17/00
• 分類號: H03H17/00
• 代理公司: 北京市立方律師事務所 11330
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明涉及數字通信領域，具體而言，本發明涉及一種級聯濾波器的設計方法及設計裝置。

背景技術

在數字通信領域，通常會使用到數字濾波器來提升通信質量。濾波器的設計指標主要包括過渡帶寬和旁瓣幅度。濾波器的設計通常希望獲得盡量窄的過渡帶和較低的旁瓣幅度，然而減小過渡帶和抑制旁瓣幅度是不能兼得的，通常是以增加過渡帶寬以換取旁瓣的抑制。例如可以通過加窗函數來抑制旁瓣幅度，但與此同時卻增加了過渡帶寬，為了減小過渡帶寬，又需增加濾波器的階數，因此，要綜合考慮技術指標以滿足濾波器的要求。如果考慮到插入損耗的影響，通常應適量增加階數較為適宜。

在移動通信的系統設計時，通常保證基站和終端的濾波器占用帶寬是一致的，這里濾波器占用帶寬指容納信號總功率99％的帶寬，以達到匹配濾波的良好效果。對于TD-SCDMA(Time?Division-Synchronous?CodeDivision?Multiple?Access，時分同步碼分多址接入)和WCDMA(WidebandCode?Division?Multiple?Access，寬帶碼分多址接入)系統收發端RRC(RootRaised?Cosine，根升余弦)濾波器中選擇a＝0.22，協議上規定的載波間隔大于Rc*(1+α)，這樣有較小的鄰頻干擾。3G的標準化過程中，規定載波的中心頻率最小間隔為200kHz。因此3GPP(3rd?Generation?PartnershipProject，第三代伙伴項目)25.105中的規定，1.28Mcps?TDD(Time?DivisionDuplex，時分雙工)的信道間隔為1.6MHz，3.84Mcps的WCDMA信道間隔為5MHz。

實際系統網絡進行頻點規劃時，載波間隔設置為大于或等于標準定義的載波間隔。對于同一個運營商內部，不存在不同運營商之間基站偏移引起強干擾的情況，鄰頻干擾降低，可以進一步壓縮載波間隔。因此，3GPP協議25.105也提到一些特殊組網場景下可以通過調整載波間隔來優化性能。如果系統規劃頻點時壓縮了載波間隔，使其小于標準定義的載波間隔，而基站和終端仍保持原有濾波器不變，必然會引入更大的鄰頻干擾，從而惡化上行或是下行的EVM(Error?Vector?Magnitude，誤差矢量幅度)性能。在現有的TD-SCDMA網絡中，載波間隔都按照大于等于1.6MHz來設置。當頻點間隔不再是均勻的1.6MHz時，例如，一些頻點縮小間隔為1.4MHz。當基站或是終端傳輸帶寬依然為1.6MHz時，總會存在一些載波無論是發送還是接收，會引入帶內鄰頻干擾。但是如果基站和終端需要嚴格的設計出1.4MHZ的濾波器，過渡帶很窄，為此不得不設計出階數很長的濾波器來滿足頻譜模版的要求。對于1.4MHZ的濾波器設計，Fpass等于0.7MHZ，3dBc壓縮點是0.64MHZ，得到其過渡帶是0.0938，即0.7＝(1+α)*0.64＝＞α＝0.0938。

此時過渡帶只有α＝0.0938，其濾波器很難設計，所以不得不通過增加濾波器階數來完成這個濾波器的設計。既要嚴格保證濾波器阻帶限制在1.4Mhz內，又要保證此時EVM的性能，此時雖然可以設計出這樣一個較理想RRC濾波器，但是階數已經達到了4000階，滿足頻譜模板，即在0.64Mhz處衰減3db，0.7Mhz處衰減80db，采樣倍數為60，時域和頻域結果如圖1、圖2所示。

增加濾波器階數意味著需要消耗更多的硬件乘法資源和邏輯單元，增加的硬件資源增加了基站和終端的成本，加大了功耗。一般濾波器階數超過300階，對于FPGA(Field?Programmable?Gate?Array，現場可編程門陣列)實現就已經很難了，例如XILINX公司的VIRTEX4-XC4VSX35只有乘法器192個，一階濾波器系數如果消耗一個乘法器，那么300階系數就需要300個乘法器，雖然采用多相可以降低乘法器的個數，但是也已經占用了大量的資源。如果濾波器階數是4000階，那根本就無法實現。