在诸多宽带系统当中，模拟信号带宽要求模数转换原件(ADC)有较高的采样速率以避免频谱的混叠。这使得接收端的ADC等电器件花费较高。本发明专利技术主要针对解决这一问题，提出了多通道接收方法降低对ADC采样率的要求。本专利提出的方法可看作让多ADC在频域上进行分工，利用高效的数字信号处理(DSP)算法将混叠信号恢复。相对于传统系统，改进系统大大降低了ADC元件的成本，并且附加组件简单易添加，使系统有较高的动态性能。在其算法与均衡过程的整合中，数字信号处理的时间花费也可在一定程度上被降低。另外，针对射频调制后的带通信号，利用所介绍方法，可以使各AD的采样率相加之和低于带通抽样定理所规定的最低抽样频率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种针对宽带多载波调制信号的接收方法和装置，旨在降低对接收端的接收速率，尤其是ADC(analog-to-digital converter，模数转换器)元件采样速率的要求。该方法特别适用于例如光OFDM信号的接收。
技术介绍
MCM(Multi-Carrier Modulation，多载波调制)及OFDM(orthogonalfrequency-division multiplexing，正交频分复用)MCM的基本思想是把数据流串并转换为nc路速率较低的子数据流，用它们分别去调制nc路子载波(subcarrier，SC)后再并行传输。因子数据流的速率是原来的1/nc，即符号周期扩大为原来的nc倍，这样MCM就把一个宽带频率选择信道划分成了nc个窄带平坦衰落信道。其最大的目标在于为均衡技术的实现提供了便捷。从而具有很强的抗多径衰落和抗脉冲干扰的能力，特别适合于高速无线数据传输。OFDM是一种子载波相互混叠的MCM，因此它除了具有上述MCM的优势外，还具有更高的频谱利用率。以OFDM为代表的各种多载波复用技术有较好的抗频率选择性衰落特性，在过去的十年中，多载波复用技术，尤其是OFDM，已经在无线通信领域成为最主要的物理层接口实现方式之一，并已纳入诸多的无线网络标准，如IEEE802.11a/g WiFi、HiperLAN2、802.16 WiMAX和数字音视频广播(DAB和DVB-T)。其优越的性能使其成为第三代无线通信的主要实现方式之一，并已广泛应用于世界各地。图7显示了传统OFDM的基本原理框图，其中，数据在发送端的S/P模块中进行串并转换，之后进行IFFT(inverse fast Fourier transform，逆快速傅立叶变换)使数据被加载到各子载波上，之后在P/S模块中进行并串转换。数字信号由DAC(digital-to-analog converter，数模转换器)转换为模拟信号，并进行调制和发送。在接收端，模拟信号在ADC中采样得到数字信号，进行串并转换后，进行FFT(fast Fourier transform，快速傅立叶变换)从各子载波上恢复出原始数据，并进行并串转换。光OFDM在光通信领域，由于光纤传输技术的提高，传输速率也在飞速的上升，信号在传输中由于色散等原因所带来的损害也愈演愈烈。光正交频分复用(opticalorthogonal frequency-division multiplexing，OOFDM)作为一项有效解决诸问题的方法已经被提出和研究。OOFDM技术是多载波调制技术中的一种，数据流被串\\并转换，并分别驱动不同频率的子载波，各子载波间相互正交。由于每一子载波不受色散的影响，所以使得OOFDM成为一种适合于长距离传输的，能够降低色散补偿花费的优越方法。光正交频分复用技术首先由N.E.Jolley和J.M.Tang等人在OFC2005会议上提出。其主要目的是利用OFDM结合调制技术来抵抗光纤色散的影响，尤其是用来补偿链路长度不确定的波分复用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)光交换网络中的色散。由于OOFDM系统为典型的MCM系统且有非常高的信号带宽，所以它成为分析及应-->用本申请所提出方法的主要对象。采样定理根据奈奎斯特采样定理，对于有一定带宽的模拟信号，采样率必须大于此信号带宽的两倍，以保证信号在频谱上无混叠现象，从而能够重建原信号。特别的，当信号为带通信号时，假设其上截止频率为fH，下截止频率为fL，那么抽样频率fs应满足下列关系式，其中，表示不超过某数的最大正整数。OFDM信号的采样率采样频率等于信号带宽是保证OFDM系统可以用FFT(fast Fouriertransform，快速傅立叶变换)实现数字接收的必要条件，即接收端的抽样频率必须等于最高子载波的频率，这也正是上述奈奎斯特采样定理的最低条件。由于发送端同样是以IFFT(inverse fast Fourier transform，逆快速傅立叶变换)来数字实现的，其最高子载波频率只是数字频率的上限而非真正的模拟频率，所以采样频率的大小主要取决于发送端的DA(digital-to-analog，数模转换)速率，即AD(analog-to-digital，模数转换)速率要严格等于DA速率。否则采样速率的偏移会导致子载波相互混叠和频率的相对偏移，以及子载波的泄露现象，从而在接收端得到的频谱线不再是发送端的各子载波频率点，而是其泄露展宽之后周边的能量较低的频率分量。这种频率的偏移会给信号的恢复带来很大的恶化，所以说OFDM系统是对频率稳定性和同步性要求较高的系统。当DA与AD其中一者设定之后，另一者必须无论从采样率的高速还是同步上都必须达到同样的标准。通过延时线利用多ADC进行高速采样针对带宽比较宽的模拟信号(这里不再专指OFDM信号)，通过延时线利用多ADC进行高速采样，又称为交织方法(Interleave)，其主要解决办法是利用多个低速率AD芯片拼合成一个速率较高的ADC。拼合方法主要是采用延时线的方法，即将不同的AD芯片前设置不同的延时，从而在小于ADC采样周期的时间内利用多ADC采到多个样值，如图1所示。然而，这种方法不仅要求各个ADC的采样率被同步在目标采样率fs的1/N，还要求各ADC有相同的特性，尤其是相同的量化映射关系，否则会由于量化不一致引入相当大的噪声。另外，各通道采样时间相差的绝对值是严格以目标采样周期1/fs为间隔的。即td＝1/fs其偏移同样会引入噪声。
技术实现思路
针对现有技术的上述问题，本专利技术提供了一种多通道接收方案，其中对于多载波信号在接收时分为多路，每路在低速采样(采样速率低于信号带宽)之前进行不同的载波加权，加权由延时、滤波等实现。后端对各路低速采样信号进行汇总数字信号处理，进行各载波的恢复。根据本专利技术的一个方面，提供了一种多载波调制信号的接收装置，其特征在于包括：-->多个接收通道，一个汇总数字信号处理装置，其中每一个所述接收通道包括：一个加权器，用于对所述多载波调制信号进行系数加权，以及一个采样装置，用于对经过所述加权器加权的所述多载波调制信号进行采样，从而生成采样信号，其中所述汇总数字信号处理装置对来自所述多个接收通道的所述采样信号进行汇总数字信号处理，从而恢复所述多载波调制信号的各个载波。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种多载波调制信号的接收方法，其特征在于包括：在多个接收通道中的每一个接收通道中对所述多载波调制信号进行系数加权，对经过所述加权的所述多载波调制信号进行采样，从而生成采样信号，对来自所述多个接收通道的所述采样信号进行汇总数字信号处理，从而恢复所述多载波调制信号的各个载波。本专利技术的优点包括：：-相对于传统系统，本专利技术大大降低了ADC元件的成本，并且附加组件简单易添加，使系统有较高的动态性能；-在算法与均衡过程的整合中，数字信号处理的时间花费也可在一定程度上得到降低；-针对射频调制后的带通信号，本专利技术的方案可以使各AD的采样率相加之和低于带通抽样定理所规定的最低抽样频率。附图说明图1示意显示了多AD利用延时组合方法。图2显示了根据本专利技术的一个实施例的多通道接收方案的原理图本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多载波调制信号的接收装置，其特征在于包括：多个接收通道，一个汇总数字信号处理装置，其中每一个所述接收通道包括：一个加权器，用于对所述多载波调制信号进行系数加权，以及一个采样装置，用于对经过所述加权器加权的所述多载波调制信号进行采样，从而生成采样信号，其中所述汇总数字信号处理装置对来自所述多个接收通道的所述采样信号进行汇总数字信号处理，从而恢复所述多载波调制信号的各个载波。
【技术特征摘要】
1.一种多载波调制信号的接收装置，其特征在于包括：多个接收通道，一个汇总数字信号处理装置，其中每一个所述接收通道包括：一个加权器，用于对所述多载波调制信号进行系数加权，以及一个采样装置，用于对经过所述加权器加权的所述多载波调制信号进行采样，从而生成采样信号，其中所述汇总数字信号处理装置对来自所述多个接收通道的所述采样信号进行汇总数字信号处理，从而恢复所述多载波调制信号的各个载波。2.根据权利要求1所述的接收装置，其特征在于所述加权器所进行的所述系数加权包括用一个加权函数去乘以所述多载波调制信号(S(K))，其中所述加权函数具有如下形式：1≤K≤nc其中：nc为子载波个数，GK为实数，表征滤波器各频点的幅频特性，为0至2π的实数，表征滤波器各频点的相频特性。3.根据权利要求1所述的接收装置，其特征在于所述加权器所进行的所述系数加权包括用一个加权函数去乘以所述多载波调制信号(S(K))，其中所述加权函数具有如下形式：1≤K≤nc其中：nc为子载波个数，GK恒为1，且可表示为其中ωK为子载波K所对应的角频率，ti为通道i的延时量。4.根据权利要求2或3所述的接收装置，其特征在于：所述每一个接收通道进一步包括一个快速傅立叶变换器，用于对所述采样信号进行快速傅立叶变换，从而得到Ai(K)S(K)的分段线性叠加，即第i个所述接收通道的所述快速傅立叶变换器的输出为Ri(k)=Σn=0N-1Ai(k+nL)S(k+nL)]]>1≤k≤L 1≤i≤N……(*)其长度为L，从而对所述多个接收通道可以得到N×L个独立的方程联立而成一个方程组，其中N是所述多个接收通道的个数，S(K)是需要恢复的子载波数据，所述汇总数字信号处理装置包括一个数字信号处理器(DSP)，用于由所述方程组求解出N×L个未知S(K)，即恢...
【专利技术属性】
技术研发人员：程林，闻和，郑小平，张汉一，郭奕理，周炳琨，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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