[發明專利]一種對基帶數字信號進行重構的方法

在審

• 申請號: 202010138826.X
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111371712A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 劉濤;邱根;敬英
• 申請（專利權）人: 成都津研科技有限公司
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

本發明公開了一種對基帶數字信號進行重構的方法，對于M個頻譜帶寬相等的基帶數字信號，利用兩組常數混頻運算算子對其進行常數混頻運算(第一次常數混頻)以得到兩組M通道信號，再通過對這兩組M通道信號進行后續的離散傅里葉變換、第二次常數混頻、多相濾波器濾波、符號運算等處理后進行交替運算，得到重構寬帶信號。本發明通道數量的增加對實現難度的影響微乎甚微，僅需要增加離散傅里葉運算點數即可，更適合多通道甚至超多通道信號重構場景的應用；傳統式多相重構方法中復雜的混頻序列乘積運算在本發明中被簡化為常數乘積運算，極大地節省了乘法器資源，且降低了運算復雜度，更易于硬件執行。

技術領域

本發明屬于信號處理技術領域，更為具體地講，涉及一種對若干個頻譜帶寬相等的基帶數字信號進行重構的方法。

背景技術

在現有的寬帶信號采樣及重構技術中，為了解決ADC器件采樣速率的瓶頸問題，通常會將寬帶信號頻譜等劃分為若干個子信號，并將這些子信號下變頻至基帶，然后進行采樣，得到若干個頻譜帶寬相等的基帶數字信號，以有效緩解后續信號處理的速度壓力。為恢復前續寬帶信號，需利用這若干個頻譜帶寬相等的基帶數字信號進行重構，常用的手段是對這些基帶數字信號分別進行數字上變頻。

圖1是對M個通道基帶數字信號進行重構運算以恢復速率f_s的寬帶信號的原理圖。其中，圖1中的M個混頻器均為正交混頻器，所示的低通濾波器通常稱為原型濾波器，其截止頻率為π/2M。以插值器為分界點，到達插值器前的每一個基帶數字信號速率為f_s/2M，但插值器后進行數字上變頻運算的速率卻增至f_s。

設輸入的M個基帶數字信號為x_m(n)，m＝0,1,2,…,M-1，圖1所示的低通濾波器稱為原型濾波器，其沖激響應系數用表示，M個正交混頻器用表示，且：

為了提高重構運算的硬件可實現性，常用的方法是引入多相濾波技術，以緩解數字上變頻運算的速度壓力，如圖2所示，在此稱之為傳統的多相重構方法。其中，基帶數字信號速率、多相處理過程的低通濾波運算速率、以及混頻運算速率均為f_s/2M，且每一個多相濾波器的階數均為圖1中原型濾波器階數的1/2M，每一個混頻器亦均為正交混頻器且其序列也均由圖1中正交混頻器序列進行2M倍抽取所得，易于硬件實現；但是，每一通道的基帶數字信號均需要進行若干次低通濾波運算及復雜的正交混頻運算，資源耗費巨大，特別是當通道數增加即M值越大時，這種傳統的多相重構方法運算更加復雜，難以實現。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種對基帶數字信號進行重構的方法，以實現對若干個頻譜帶寬相等的基帶數字信號更節省資源、在多通道情況下更具有可實現性的高效寬帶信號重構。

為實現上述發明目的，本發明對基帶數字信號進行重構的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、將寬帶信號的M個通道的頻譜帶寬相等的基帶數字信號x_m(n)，m＝0,1,……,M-1進行一次常數混頻，即同時送第一組、第二組常數混頻運算算子，其中：

第一組常數混頻運算算子的數學表達式為：

第二組常數混頻運算算子的數學表達式為：

其中，m表示基帶數字信號的通道序列號，通道號低的對應寬帶信號的低頻段、通道號高的對應寬帶信號的高頻段，n為數據點，基帶數字信號速率是寬帶信號速率f_s的1/(2M)，每個通道的序列號分別代入數學表達式(1)、(2)得到該通道基帶數字信號的常數混頻運算算子；

這樣一共可得到數量等同于基帶數字信號數兩倍的信號，即得到兩組M通道信號，第一組M通道信號為：