本发明专利技术公开了一种基于坐标旋转数值计算算法的数字下变频器，包括动态参数配置器、相位控制字累加器、相位控制字配置器、坐标旋转数值计算器、输出信号配置器和可编程抽取滤波器。坐标旋转数值计算器采用两个ＣＯＲＤＩＣ处理单元，可以使数字下变频器能处理的频带宽带增加。本数字下变频器采用八分圆映射算法，利用正弦值、余弦值的对称性，把［０，２π］分成８个区间。本发明专利技术数字下变频器与单个ＣＯＲＤＩＣ处理单元数字下变频器相比，在相同相位寻址位数且处理精度不变的情况下，频率范围可提高２倍。总之，本发明专利技术中数字下变频器与传统的查表法数字下变频器相比，更容易提高精度和集成度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于软件无线电接收机领域，涉及一种用于数字中频接收机中 的数字下变频器的实现结构，具体涉及一种基于坐标旋转数值计算算法(coordinate rotation digital compute ， CORDIC )的数字下变频器。
技术介绍
当前无线通信系统繁多，由于各种不同通信系统的工作频段、调制方 式、波形结构、通信协议等原理、结构上存在差异，极大限制了不同系统 之间的互通。传统以硬件为主的通信体制己无法解决这一问题，所以软件 无线电技术发展起来。软件无线电的思想主要是强调以开放性的最简硬件 为通用平台，尽可能用可升级、可重配置的应用软件来实现各种无线电功 能。数字下变频是软件无线的核心部分之一，数字下变频器的功能决定了 软件无线电系统的性能。如何设计高精度，高集成度，宽频带，低功耗的 数字下变频器是当前软件无线电研究的热点。传统数字下变频器分为三个部分数控振荡器，数字混频器，抽取滤 波器。数控振荡器一般采用査表法，原理比较简单，但是存在以下缺点 数控振荡器中存储正弦值消耗较大的静态存取器资源，增大了芯片的面积。 随着精度的要求提高，所需要静态存取器成指数增长，所以只能适应精度 要求低的场合。包含独立的数字混频器，消耗较多的系统资然。此外查表 法下边频器的变频范围受到乘法器、累加器以及静态存取器的读取速率制 约。CORDIC算法，作为产生离散正弦信号的另一种有效途径，已经越来 越受到青睐。其基本思想是通过一系列逐次递减的、与运算级数相关角度的往复偏摆以逼近最终需要达到的旋转角度。后来出现了采用CORDIC算 法实现的数字下变频器。该算法仅利用加法和移位两种运算通过迭代方式进行矢量旋转，不仅可以用来计算正弦、余弦、极坐标和直角坐标变换与反变换、反正切、矢量求模，而且通过对CORDIC算法的逆运算还可以实 现反正弦和反余弦函数的计算。其使用流水线结构，只要简单的加减和移 位操作就实现了混频功能，省略了计算要求很高的数字混频器。但是其所 能支持的中频范围受到流水线结构和模数转换器速度的制约。Virtually scaling-free adaptive CORDIC rotator,(自适应比例縮小的CORDIC旋转计 算器，Techniques,Maharatna， K.; Troya， A.; Banerjee, S.; Grass, E. ， Computers and Digital, Volume 151, Issue 6,18 Nov.2004 page(s):448-556)禾口 Mixed画scaling-rotation CORDIC (MSR-CORDIC) algorithm and architecture for scaling-free high-performance rotational operations (米用MSR-CORDIC算 法的高效旋转计算器，Zhi-Xiu Lin; An-Yeu Wu， ， ICASSP '03,2003 IEEE International Conference on Volume 2， 6-10 April 2003 ，Page(s):653國656)均提 出了提高CORDIC计算能力的办法，主要思想是减小两级流水线之间的组 合逻辑单元的延时提高流水线单元的时钟频率；或者采用改进的每级旋转 角度可变的CORDIC算法。这些方法对精度和频率的提高有限。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于坐标旋转数值计算算法的数字下变频 器，该数字下变频器具有宽频带、高精度、高集成度和低功耗的特点。本专利技术提供的基于坐标旋转数值计算算法的数字下变频器，其特征在 于它包括依次串接的坐标旋转数值计算器、输出信号配置器和可编程抽 取滤波器；动态参数配置器的输入端接外部控制信号，其输出端分别与上 述各部件的输入端相接，相位控制字累加器的输入端与动态参数配置器的 输出端，其输出端分别与相位控制字配置器及输出信号配置器的输入端相 接，相位控制字配置器的输出端接坐标旋转数值计算器的输入端，坐标旋 转数值计算器的另一个输入端接外部的待变频信号，可编程抽取滤波器的 输出作为整个器件的输出；动态参数配置器用于接收来自外部动态配置控制器的控制信号，对整个系统的参数进行系统配置，并分别发送给相位控制字累加器，坐标旋转 数值计算器、输出信号配置器和可编程抽取滤波器；相位控制字累加器将相位步进控制字进行累加，再将累加值与初始相 位控制字相加，将相加得到的高位控制信号分别输出至相位控制字配置器 和输出信号配置器；相位控制字配置器将接收的累加信号进行八分圆映射处理，将处理后 的角度信号输出至坐标旋转数值计算器；坐标旋转数值计算器包括依次串接的串并转换器、第一坐标旋转数值 计算单元和并串转换器，串并转换器的输入端与外部提供的待变频的信号，并串转换器的输出端与输出信号配置器的输入端相接；并串转换器的另一个输入端与第二坐标旋转数值计算单元的输出端相接，第二坐标旋转数值 计算单元的三个输入端分别与相位控制字配置器、串并转换器和动态参数配置器相接；第一坐标旋转数值计算单元的另二个输入端分别与动态参数 配置器和相位控制字配置器的输出端相接；串并转换器将待变频的信号串 行单个数据到并行双数据的格式转换，分别输出至第一坐标旋转数值计算 单元和第二坐标旋转数值计算单元；第一坐标旋转数值计算单元根据相位 配置信号和参数配置信号对来自串并转换器的数据信号进行坐标旋转数值 计算，处理后的信号输出到并串转换器；第二坐标旋转数值计算单元根据 相位配置信号和参数配置信号对来自串并转换器的数据信号进行坐标旋转 数值计算，处理后的信号输出到并串转换器；并串转换器将接收的数据进 行并串转换，输出正交混频信号至输出信号配置器；输出信号配置器将正交混频信号按照高位控制信号提供的象限信息进 行一些互换或取反的处理，并将处理后的混合频率信号输出至可编程抽取 滤波器;可编程抽取滤波器根据动态参数配置器提供的配置控制信号对混合 频率信号进行抽取滤波，滤除高频载波后，再降低其采样率后输出。本专利技术采用CORDIC算法实现数字下变频器的功能，坐标旋转数值计 算器采用两个坐标旋转数值计算单元，每个坐标旋转数值计算单元只采用加法和移位运算，没有乘法的混频器，因此很适合在可编程器件中实现。 本数字下变频器采用八分圆映射算法，利用正弦值、余弦值的对称性，把 分成8个区间。本专利技术的数字下变频器角度分辨率可达到^2^2，与 单个CORDIC处理单元结构相比，在相同相位寻址位数的情况下，处理精 度不变，频率范围可提高2倍。总之，本专利技术中数字下变频器与传统的查 表法数字下变频器相比，更容易提高精度和集成度；与单个坐标旋转数值 计算单元组成的数字下变频器相比，有更宽的频带范围。附图说明图1为基于坐标旋转数值计算算法的数字下变频器的结构示意图； 图2为坐标旋转数值计算器的结构图3为相位控制字累加器的一种具体实施方式的结构示意图； 图4为可编程抽取滤波器的一种具体实施方式的结构示意图； 图5为本专利技术实例作使用的第一坐标旋转数值计单元(13级)的结构示意图。具体实施例方式下面结合附图和实例对本专利技术作进一步详细的说明。如图1所示，基于坐标本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于坐标旋转数值计算算法的数字下变频器，其特征在于：它包括依次串接的坐标旋转数值计算器（４）、输出信号配置器（５）和可编程抽取滤波器（６）；动态参数配置器（１）的输入端接外部控制信号，其输出端分别与上述各部件的输入端相接，相位控制字累加器（２）的输入端与动态参数配置器（１）的输出端，其输出端分别与相位控制字配置器（３）及输出信号配置器（５）的输入端相接，相位控制字配置器（３）的输出端接坐标旋转数值计算器（４）的输入端，坐标旋转数值计算器（４）的另一个输入端接外部的待变频信号，可编程抽取滤波器（６）的输出作为整个器件的输出；动态参数配置器（１）用于接收来自外部动态配置控制器的控制信号，对整个系统的参数进行系统配置，并分别发送给相位控制字累加器（２），坐标旋转数值计算器（４）、输出信号配置器（５）和可编程抽取滤波器（６）；相位控制字累加器（２）将相位步进控制字进行累加，再将累加值与初始相位控制字相加，将相加得到的高位控制信号分别输出至相位控制字配置器（３）和输出信号配置器（５）；相位控制字配置器（３）将接收的累加信号进行八分圆映射处理，将处理后的角度信号输出至坐标旋转数值计算器（４）；坐标旋转数值计算器（４）包括依次串接的串并转换器（４．１）、第一坐标旋转数值计算单元（４．２）和并串转换器（４．４），串并转换器（４．１）的输入端与外部提供的待变频的信号，并串转换器（４．４）的输出端与输出信号配置器（５）的输入端相接；并串转换器（４．４）的另一个输入端与第二坐标旋转数值计算单元（４．３）的输出端相接，第二坐标旋转数值计算单元（４．３）的三个输入端分别与相位控制字配置器（３）、串并转换器（４．１）和动态参数配置器（１）相接；第一坐标旋转数值计算单元（４．２）的另二个输入端分别与动态参数配置器（１）和相位控制字配置器（３）的输出端相接；串并转换器（４．１）将待变频的信号串行单个数据到并行双数据的格式转换，分别输出至第一坐标旋转数值计算单元（４．２）和第二坐标旋转数值计算单元（４．３）；第一坐标旋转数值计算单元（４．２）根据相位配置信号和参数配置信号对来自串并转换器（４．１）的数据信号进行坐标旋转数值计算，处理后的信号输出到并串转换器（４．４）；第二坐标旋转数值计算单元（４．３）根据相位配置信号和参数配置信号对来自串并转换器（４．１）的数据信号进行坐标旋转数值计算，处理后的信号输出到并串转换器（４．４）；并串转换器（４...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘政林，邹雪城，蔡梦，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83[]
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