一种对基带数字信号进行重构的方法技术

本发明专利技术公开了一种对基带数字信号进行重构的方法，对于M个频谱带宽相等的基带数字信号，利用两组常数混频运算算子对其进行常数混频运算(第一次常数混频)以得到两组M通道信号，再通过对这两组M通道信号进行后续的离散傅里叶变换、第二次常数混频、多相滤波器滤波、符号运算等处理后进行交替运算，得到重构宽带信号。本发明专利技术通道数量的增加对实现难度的影响微乎甚微，仅需要增加离散傅里叶运算点数即可，更适合多通道甚至超多通道信号重构场景的应用；传统式多相重构方法中复杂的混频序列乘积运算在本发明专利技术中被简化为常数乘积运算，极大地节省了乘法器资源，且降低了运算复杂度，更易于硬件执行。

A method of reconstructing baseband digital signal

【技术实现步骤摘要】
一种对基带数字信号进行重构的方法
本专利技术属于信号处理
，更为具体地讲，涉及一种对若干个频谱带宽相等的基带数字信号进行重构的方法。
技术介绍
在现有的宽带信号采样及重构技术中，为了解决ADC器件采样速率的瓶颈问题，通常会将宽带信号频谱等划分为若干个子信号，并将这些子信号下变频至基带，然后进行采样，得到若干个频谱带宽相等的基带数字信号，以有效缓解后续信号处理的速度压力。为恢复前续宽带信号，需利用这若干个频谱带宽相等的基带数字信号进行重构，常用的手段是对这些基带数字信号分别进行数字上变频。图1是对M个通道基带数字信号进行重构运算以恢复速率fs的宽带信号的原理图。其中，图1中的M个混频器均为正交混频器，所示的低通滤波器通常称为原型滤波器，其截止频率为π/2M。以插值器为分界点，到达插值器前的每一个基带数字信号速率为fs/2M，但插值器后进行数字上变频运算的速率却增至fs。设输入的M个基带数字信号为xm(n)，m＝0,1,2,…,M-1，图1所示的低通滤波器称为原型滤波器，其冲激响应系数用表示，M个正交混频器用表示，且：为了提高重构运算的硬件可实现性，常用的方法是引入多相滤波技术，以缓解数字上变频运算的速度压力，如图2所示，在此称之为传统的多相重构方法。其中，基带数字信号速率、多相处理过程的低通滤波运算速率、以及混频运算速率均为fs/2M，且每一个多相滤波器的阶数均为图1中原型滤波器阶数的1/2M，每一个混频器亦均为正交混频器且其序列也均由图1中正交混频器序列进行2M倍抽取所得，易于硬件实现；但是，每一通道的基带数字信号均需要进行若干次低通滤波运算及复杂的正交混频运算，资源耗费巨大，特别是当通道数增加即M值越大时，这种传统的多相重构方法运算更加复杂，难以实现。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种对基带数字信号进行重构的方法，以实现对若干个频谱带宽相等的基带数字信号更节省资源、在多通道情况下更具有可实现性的高效宽带信号重构。为实现上述专利技术目的，本专利技术对基带数字信号进行重构的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、将宽带信号的M个通道的频谱带宽相等的基带数字信号xm(n)，m＝0,1,……,M-1进行一次常数混频，即同时送第一组、第二组常数混频运算算子，其中：第一组常数混频运算算子的数学表达式为：第二组常数混频运算算子的数学表达式为：其中，m表示基带数字信号的通道序列号，通道号低的对应宽带信号的低频段、通道号高的对应宽带信号的高频段，n为数据点，基带数字信号速率是宽带信号速率fs的1/(2M)，每个通道的序列号分别代入数学表达式(1)、(2)得到该通道基带数字信号的常数混频运算算子；这样一共可得到数量等同于基带数字信号数两倍的信号，即得到两组M通道信号，第一组M通道信号为：第二组M通道信号为：(2)、对经过步骤(1)常数混频后的两组M通道信号，每一组进行离散傅里叶变换，得到两组、每组M个通道的数字信号和p＝0,1,……,M-1，其中，两组的离散傅里叶变换的运算点数均等于基带数字信号的数量，即M，p为离散傅里叶变换后得到的两组数字信号的通道序列号；(3)、将经过离散傅里叶变换后的两组M通道的数字信号和进行二次常数混频，即分别送入第三组、第四组常数混频运算算子，其中：第三组常数混频运算算子的数学表达式为：第四组常数混频运算算子的数学表达式为：M通道的数字信号的通道序列号p代入数学表达式(5)、M通道的数字信号数字信号的通道序列号p代入数学表达式(6)、得到各通道数字信号的常数混频运算算子，这样得到的二次常数混频后的第一组M通道的数字信号为：第二组M通道的数字信号为：(4)、对经过二次常数混频后的两组M通道的数字信号分别进行多相滤波运算，即分别送入两组多相滤波器，其中，多相滤波器的冲激响应系数均是由截止频率为π/(2M)的低通滤波器的冲激响应系数进行2M抽取后所得，且第一组M通道的数字信号中第p个通道的数字信号对应的第一组多相滤波器中多项滤波器的冲激响应系数为第二组M通道的数字信号中第p个通道的数字信号对应的第二组多相滤波器中多项滤波器的冲激响应系数为(5)、对经过两组多相滤波器滤波后的两组M通道的数字信号均进行符号运算，即将所有的数字信号均分别乘以符号运算因子(-1)n+1；(6)、重构运算的最后一步通常在硬件的输出端口处执行，可运行于极高的速率，即将符号运算后的两组M通道的数字信号依次进行交替输出(交替运算)，得到速率为fs的重构宽带信号。本专利技术的专利技术目的是这样实现的：本专利技术对于M个频谱带宽相等的基带数字信号，利用两组常数混频运算算子对其进行常数混频运算(第一次常数混频)以得到两组M通道信号，再通过对这两组M通道信号进行后续的离散傅里叶变换、第二次常数混频、多相滤波器滤波、符号运算等处理后进行交替运算，得到重构宽带信号。与常用的传统式多相重构方法相比较，本专利技术对基带数字信号进行重构的方法还具有以下优势：1)、通道数量的增加对实现难度的影响微乎甚微，仅需要增加离散傅里叶运算点数即可，更适合多通道甚至超多通道信号重构场景的应用2)、传统式多相重构方法中复杂的混频序列乘积运算在本专利技术中被简化为常数乘积运算，极大地节省了乘法器资源，且降低了运算复杂度，更易于硬件执行。可见本专利技术对基带数字信号进行重构的方法，能对若干个频谱带宽相等的基带数字信号进行恢复重组，解决了常用的传统式多相重构方法的资源耗费巨大、实现难度受通道数影响较大的局限。特别是随着通道数量的进一步增加，传统的多相重构方法将不再适用，而本专利技术的还能继续胜任，而且更易实现。附图说明图1是M通道基带数字信号重构运算原理图；图2是传统的多相重构方法运算原理图；图3是本专利技术对基带数字信号进行重构的方法一种具体实施方式原理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。图3是本专利技术对基带数字信号进行重构的方法一种具体实施方式原理图。在本实施例中，如图1所示，本专利技术对基带数字信号进行重构的方法包括以下步骤：步骤S1：第一次常数混频将宽带信号的M个通道的频谱带宽相等的基带数字信号xm(n)，m＝0,1,……,M-1进行一次常数混频，即同时送第一组、第二组常数混频运算算子，其中：第一组常数混频运算算子的数学表达式为：第二组常数混频运算算子的数学表达式为：其中，m表示基带数字信号的通道序列号，通道号低的对应宽带信号的低频段、通道号高的对应宽带信号的高频段，n为数据点，基带数字信号速率是宽带信号速率fs的1/(2M)，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对基带数字信号进行重构的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)、将宽带信号的M个通道的频谱带宽相等的基带数字信号x

【技术特征摘要】
1.一种对基带数字信号进行重构的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、将宽带信号的M个通道的频谱带宽相等的基带数字信号xm(n)，m＝0,1,……,M-1进行一次常数混频，即同时送第一组、第二组常数混频运算算子，其中：
第一组常数混频运算算子的数学表达式为：



第二组常数混频运算算子的数学表达式为：



其中，m表示基带数字信号的通道序列号，通道号低的对应宽带信号的低频段、通道号高的对应宽带信号的高频段，n为数据点，基带数字信号速率是宽带信号速率fs的1/(2M)，每个通道的序列号分别代入数学表达式(1)、(2)得到该通道基带数字信号的常数混频运算算子；
这样一共可得到数量等同于基带数字信号数两倍的信号，即得到两组M通道信号，第一组M通道信号为：



第二组M通道信号为：



(2)、对经过步骤(1)常数混频后的两组M通道信号，每一组进行离散傅里叶变换，得到两组、每组M个通道的数字信号和其中，两组的离散傅里叶变换的运算点数均等于基带数字信号的数量，即M，p为离散傅里叶变换后得到的两组数字信号的通道序列号；
(3)、将经过离散傅里叶变换后的两组M通道的数字信号和进行二次常数混频，即分别送入第三组、第四组常数混频运...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，邱根，敬英，
申请(专利权)人：成都津研科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51