[發明專利]一種CIC抽取濾波器及其實現方法

在審

• 申請號: 202010221418.0
• 申請日: 2020-03-26
• 公開（公告）號: CN111404513A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 葉暉
• 申請（專利權）人: 廣州粒子微電子有限公司
• 主分類號: H03H17/02
• 分類號: H03H17/02
• 代理公司: 北京中索知識產權代理有限公司 11640
• 代理人: 胡大成

一種CIC抽取濾波器及其實現方法，將數據信號依次輸入到第一2倍抽取器和第一多相濾波器形成第一路信號，同時將數據信號依次輸入到一個單位延遲單元、第二2倍抽取器和第二多相濾波器形成第二路信號，將所述第一路信號和第二路信號求和后，獲得2倍抽取后的數據；將2倍抽取后的數據輸入到L級積分器進行積分運算，對積分運算獲得的數據進行R/2倍抽取，獲得R倍抽取后的數據；將所述R倍抽取后的數據輸入到L級梳狀濾波器進行濾波處理后輸出。本發明在保證功能的前提下，將L級積分器的工作頻率降低一半，而且在最高頻率下僅需實現一個單位延遲單元和兩個2倍抽取器。不僅有效降低了動態功耗，而且大幅度緩解了L級積分器的實現難度。

技術領域

本發明涉及軟件無線電數字前端中的多速率數字信號處理技術領域，并且特別地，涉及一種CIC抽取濾波器及其實現方法。

背景技術

軟件無線電將傳統的射頻前端定義為模擬前端(AFE：Analog Front- End)和數字前端(DFE：Digital Front-End)，兩者之間通過數模變換器 (ADC)連接，模擬前端將天線端接收到的信號，經過放大、變頻和濾波處理后，轉換為可以采樣的信號輸入到ADC中，而數字前端是指位于ADC和基帶處理器之間的數字信號處理電路，它的主要功能之一就是采樣速率轉換，即將 ADC輸出的高速率數字信號轉換為基帶所需的低速率數字信號。

CIC抽取濾波器由于在硬件實現上結構簡單，無需乘法器，且具備良好的抗混疊特性，是作為ADC之后的第一級抽取濾波器的首選結構，如圖1所示，先采用結構簡單的CIC抽取濾波器將ADC的輸出，即將采樣頻率為Fs的高速率數字信號抽取至較低的速率Fs/R，然后在較低的速率Fs/R上進行后續復雜濾波，從而達到降低功耗和實現難度的目的。

現有技術中常用的多級CIC抽取濾波器結構如圖2所示，其中L代表CIC 濾波器的級數，R代表抽取器的抽取倍數。采樣頻率為Fs的輸入數據首先經L 級積分器進行積分運算，然后通過R倍抽取，降為采樣頻率為Fs/R的低速率數據，再經過L級梳狀濾波器進行差分運算并輸出。可以看到抽取器之前的L 級積分器均工作于Fs的高頻上，抽取器之后的L級梳狀濾波器均工作于Fs/R 的較低頻率上。為了保證信號的質量和動態范圍，采樣頻率Fs通常都遠大于基帶接口所需的數據率，尤其是在寬帶通信系統中(如LTE、WLAN)，輸入數據的采樣頻率Fs可達到百兆赫茲級，那么在如此高的頻率下實現上述L級積分器，首先在其上產生的動態功耗不可忽視，另外由于采樣周期僅為ns級，該 L級積分器對應的數字時序邏輯電路的實現難度也將大大增加。

發明內容

有鑒于此，為了解決上述問題，本發明的目的是提供一種能減小動態功耗和積分器實現難度的CIC抽取濾波器及其實現方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

第一方面，本發明提供一種CIC抽取濾波器的實現方法，通過以下步驟實現：

步驟S1、將數據信號依次輸入到第一2倍抽取器和第一多相濾波器形成第一路信號，同時將數據信號依次輸入到一個單位延遲單元、第二2倍抽取器和第二多相濾波器形成第二路信號，將所述第一路信號和第二路信號求和后，獲得2倍抽取后的數據；

步驟S2、將2倍抽取后的數據輸入到L級積分器進行積分運算，對積分運算獲得的數據進行R/2倍抽取，獲得R倍抽取后的數據；

步驟S3、將所述R倍抽取后的數據輸入到L級梳狀濾波器進行濾波處理后輸出。

進一步的，所述的第一多相濾波器和第二多相濾波器在Z頻域的傳輸函數H_PF1(Z)和H_PF2(Z)符合下列公式：

其中：h_2k和h_2n+1分別代表第一多相濾波器和第二多相濾波器在Z頻域的傳遞函數的系數；