專利名稱：一種多制式數字濾波實現方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及數字信號處理技術領域，尤其涉及一種多制式數據數字濾波實現方法及系統。
背景技術：
多速率信號處理是軟件無線電實現信號處理數字化的關鍵，帶通采樣定理的應用希望通過提高采樣速率來提高采樣帶寬，提高信噪比。但另一方面，由于后續的數字信號處理的速度有限，特別是對有些同步解調算法，計算量很大，而數據吞吐率太大時難以滿足實時性要求，因此，有必要對A/D后的數據流進行降速處理。多速率信號處理實質上是對采樣后離散序列的重采樣過程。多速率信號處理的很多應用都是基于濾波器組而實現的，抽取和內插是其基本環節。通過將數字濾波器的轉移函數H(Z)分解成若干個不同相位的多相濾波器，大大提高了計算效率。目前，對多速率信號濾波器的研究主要集中在速率變換過程中的算法優化上，或者是通過產生不同的時鐘來適應不同速率。以前，基站(Node B)支持的射頻拉遠單元(RF Remote Unit，簡稱為RRU)只需支持單一制式，如 CDMA (Code Division Multiple Access，碼分多址)，UMTS (Universal Mobile Telecommunications System,通用移云力通信系統)或者 GSM(Global System ofMobile communication，全球移動通訊系統)。但隨著通信技術的發展和升級換代，需要在一個RRU中支持不同的制式和各種帶寬，因而，多速率信號處理不僅需要考慮采樣率的轉換，還需要在DDC(Digital Down Converter，數字下變頻)，DUC(Digital Up Converter, 數字上變頻)，成型濾波各級濾波器適應不同的帶寬。綜上所述，如何提高多制式下的計算效率，最大限度的實現各種速率的濾波器的共用，以降低資源消耗已成為目前亟需解決的技術問題。

發明內容
本發明解決的技術問題是提供一種多制式數據數字濾波實現方法及系統，在多制式的數字濾波中實現濾波器的共用，有效節省硬件資源。為解決上述技術問題，本發明提供了一種多制式數字濾波實現方法，所述方法包括根據數據幀頭對數據速率進行識別；對識別出的不同數據速率的信號，分別計算樣點周期，并確定所述各信號的最小共用樣點周期數；對濾波器進行多相分解，在所述最小共用樣點周期數個時鐘周期內完成各相的乘
累加運算。進一步地，所述最小共用樣點周期數為所述各信號的樣點周期的最大公約數。進一步地，按照以下方式計算所述各信號的樣點周期
Tn = fc/f Sn ；其中，fc為時鐘周期，Tn為樣點周期，為數據速率。進一步地，根據得出的所述最大公約數，按照如下方式對濾波器進行多相分解將N-I階濾波器分解為N/T個相；其中，T為所述最大公約數。進一步地，所述方法還包括完成所述各相的乘累加運算后，按照識別出的所述數據速率分別輸出相應速率的數據。本發明還提供了一種多制式數字濾波實現系統，包括濾波器系數選擇模塊，所述系統還包括數據速率識別模塊，用于根據數據幀頭對數據速率進行識別，對識別出的不同數據速率的信號，分別計算樣點周期，并確定所述各信號的最小共用樣點周期數；乘累加運算模塊，用于對濾波器進行多相分解，并在所述最小共用樣點周期數個時鐘周期內完成各相的乘累加運算。進一步地，所述數據速率識別模塊用于，根據所述各信號的樣點周期的最大公約數確定所述最小共用樣點周期數。進一步地，所述數據速率識別模塊用于，按照以下方式計算所述各信號的樣點周期Tn = fc/fsn ；其中，fc為時鐘周期，Tn為樣點周期，為數據速率。進一步地，所述乘累加運算模塊用于，根據所述數據速率識別模塊得出的所述最大公約數，按照如下方式對濾波器進行多相分解將N-I階濾波器分解為N/T個相；其中，T為所述最大公約數。進一步地，所述乘累加運算模塊還用于，完成所述各相的乘累加運算后，按照所述數據速率識別模塊識別出的所述數據速率分別輸出相應速率的數據。與現有技術相比，本發明至少具有如下有益效果一是，根據對數據幀頭的判斷來自動確定采樣率，無需開關選擇；二是，采用同一工作時鐘，減少了時鐘域的消耗；三是，不同帶寬的數據共用乘累加運算，大大降低了資源消耗。


此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖1為本發明實施例的多制式數字濾波方法的示意圖；圖2為本發明實施例的不同采樣率時輸入數據時序圖。
具體實施例方式本發明的主要思想在于，提出一種采樣率自適應的數字濾波器的實現方案，其原理如下選取工作時鐘頻率為數據采樣率的2~n倍(η為正整數)，每個樣點出現的周期為2~n個時鐘周期，通過對數據同步幀頭的判斷來識別采樣率，并確定各樣點周期的最小共用樣點周期數，在該最小共用樣點周期數個時鐘周期內完成乘累加，使濾波器對整數倍采樣率數據進行自適應濾波。基于上述思路，本發明提供一種多制式數字濾波實現方法，具體包括以下步驟步驟A 根據數據幀頭對數據采樣率進行識別；步驟B 得出各樣點周期的最大公約數；步驟C 對濾波器系數按照最大公約數進行多相分解；步驟D 根據采樣率選擇存儲到ROM中的濾波器系數；步驟E 在最大公約數時鐘周期內實現乘累加；步驟F 根據步驟A中對采樣率判別的指示輸出相應速率數據。其中，按照各樣點周期的最大公約數確定最小共用樣點周期數是一種較為簡單的實現方法，但本發明方案并不僅限于該種實現方法。通過上述步驟A中對數據速率的判斷，實現了帶寬識別，可以自動適應多速率的進行濾波，對于不同的需求只采用一套代碼就可以實現，大大降低了風險，減少了版本維護成本。通過在T周期內乘法器的共用，也大大減少了同時支持幾種速率的資源占用。為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下文中將結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。如圖1所示，本發明實施例中提供了一種多制式數字濾波實現系統，該實施系統主要包括濾波器系數選擇模塊(該濾波器的選擇可采用現有模塊)，數據速率識別模塊，和乘累加運算模塊，其中數據速率識別模塊，用于根據數據幀頭對數據速率進行識別，對識別出的不同數據速率的信號，分別計算樣點周期，并確定各信號的最小共用樣點周期數；乘累加運算模塊，用于對濾波器進行多相分解，并在上述最小共用樣點周期數個時鐘周期內完成各相的乘累加運算。進一步的，所述數據速率識別模塊具體可根據所述各信號的樣點周期的最大公約數確定所述最小共用樣點周期數。進一步的，所述數據速率識別模塊具體可按照以下方式計算所述各信號的樣點周期Tn = fc/f Sn ；其中，fc為時鐘周期，Tn為樣點周期，為數據速率。進一步的，所述乘累加運算模塊用于，根據所述數據速率識別模塊得出的所述最大公約數，按照如下方式對濾波器進行多相分解將N-I階濾波器分解為N/T個相；其中，T為所述最大公約數。進一步的，所述乘累加運算模塊還用于，完成所述各相的乘累加運算后，按照所述數據速率識別模塊識別出的所述數據速率分別輸出相應速率的數據。結合如圖1所示，本發明實施例的多制式數字濾波實現方法主要包括以下步驟第一步，首先通過一個64bits位寬的移位寄存器(SR)對數據幀頭進行存儲，并根據移位寄存器的狀態判斷出數據速率。第二步，判斷出所支持的幾個速率后，計算出信號樣點周期的最大公約數。例如，設時鐘周期為fc，支持的幾個速率分別為fsl，fs2, fs3，則樣點周期分別為 Tl = fc/fsl，T2 = fc/fs2，T3 = fc/fs3，計算出T1，T2，T3的最大公約數Τ，并確定濾波器乘法運算的時序位置。 第三步，對濾波器進行多相分解，設濾波器為N-I階，則共有N個系數，將濾波器分解為Ν/Τ個相，系數分成Ν/Τ組。其中，多相濾波器的分解可采用現有處理方式，在此不再贅述。第四步，將不同速率下的濾波器系數存儲在ROM中，統一階數，根據采樣率選擇進行乘累加的濾波器系數。第五步，在T個clk(時鐘周期)內完成每一相的乘累加運算后，根據速率指示輸出相應速率的數據。以下將以LTE (Long Term Evolution，長期演進)系統中的一個具體實例對本發明的實現作進一步詳細說明。例如，對于LTE不同帶寬的信號，采樣率為7. 68M/15. 36M/30. 72Msps，選取時鐘頻率為122. 88MHz，數據同步的幀頭為1個122.88MHz時鐘寬度。其具體時序圖如圖2所示。(1)根據幀頭判斷采樣率采樣率分別為7. 68M/15. 36M/30. 72Msps,每個樣點和幀頭出現的周期為分別16/8/4個時鐘周期，用一個計數器與幀頭同步進行計數。具體地，可用一個移位寄存器SR對信號周期進行標識，該移位寄存器計數器為1 時開始低位賦1，其它時候賦0，移位寄存器的數據格式將以幀頭周期變化。不同采樣率下在16個時鐘周期內計數器和移位寄存器低16bit有規律可循，根據 SR的狀態可以確定采樣率，當SR低16bit中一直只有一個1時Fs為7. 68Msps,當SR低 16bit 有 2 個 1 時為 15. 36Msps,當 SR 低 16bit 有 4 個 1 時為 30. 72Msps。(2)各種采樣率共用乘法器選取各種速率下均能滿足條件的一個濾波器階數，例如若階數為127，共有1 個系數，按照HR濾波器最原始的模型，一共需要做1 次乘法，選取對稱系數，共需要做64 次乘法。按照通常的實現方法，假如一個系統需要同時支持7. 68M/15. 36M/30. 72Msps，則需要3個獨立的濾波器，每個濾波器按照127階計算，系數對稱且分解成多相濾波器來實現，則每個濾波器最少需要的乘法器為Fs = 7. 68Msps 時，需要 64/16 = 4 個；Fs = 15. 36Msps 時，需要 64/8 = 8 個；Fs = 30. 72Msps 時，需要 64/4 = 16 個。可以看出，如果要同時支持這三個速率，則需要28個乘法器。假設128個系數為 CO C127，cycle表示一個工作時鐘周期，表3中灰色部分表示實現乘累加所在的時鐘周
期位置。表IFs = 7. 68Msp時分解成多相濾波器乘法的運算位置
權利要求
1.一種多制式數字濾波實現方法，其特征在于，所述方法包括 根據數據幀頭對數據速率進行識別；對識別出的不同數據速率的信號，分別計算樣點周期，并確定所述各信號的最小共用樣點周期數；對濾波器進行多相分解，在所述最小共用樣點周期數個時鐘周期內完成各相的乘累加運算。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述最小共用樣點周期數為所述各信號的樣點周期的最大公約數。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于， 按照以下方式計算所述各信號的樣點周期 Tn = fc/fsn ；其中，fc為時鐘周期，Tn為樣點周期，fsn為數據速率。
4.如權利要求2所述的方法，其特征在于，根據得出的所述最大公約數，按照如下方式對濾波器進行多相分解 將N-I階濾波器分解為N/T個相； 其中，T為所述最大公約數。
5.如權利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，所述方法還包括完成所述各相的乘累加運算后，按照識別出的所述數據速率分別輸出相應速率的數據。
6.一種多制式數字濾波實現系統，包括濾波器系數選擇模塊，其特征在于，所述系統還包括數據速率識別模塊，用于根據數據幀頭對數據速率進行識別，對識別出的不同數據速率的信號，分別計算樣點周期，并確定所述各信號的最小共用樣點周期數；乘累加運算模塊，用于對濾波器進行多相分解，并在所述最小共用樣點周期數個時鐘周期內完成各相的乘累加運算。
7.如權利要求6所述的系統，其特征在于，所述數據速率識別模塊用于，根據所述各信號的樣點周期的最大公約數確定所述最小共用樣點周期數。
8.如權利要求7所述的系統，其特征在于，所述數據速率識別模塊用于，按照以下方式計算所述各信號的樣點周期 Tn = fc/fsn ；其中，fc為時鐘周期，Tn為樣點周期，fsn為數據速率。
9.如權利要求7所述的系統，其特征在于，所述乘累加運算模塊用于，根據所述數據速率識別模塊得出的所述最大公約數，按照如下方式對濾波器進行多相分解 將N-I階濾波器分解為N/T個相； 其中，T為所述最大公約數。
10.如權利要求6、7、8或9所述的系統，其特征在于，所述乘累加運算模塊還用于，完成所述各相的乘累加運算后，按照所述數據速率識別模塊識別出的所述數據速率分別輸出相應速率的數據。
全文摘要
本發明公開了一種多制式數字濾波實現方法及系統，其中所述方法包括根據數據幀頭對數據速率進行識別；對識別出的不同數據速率的信號，分別計算樣點周期，并確定各信號的最小共用樣點周期數；對濾波器進行多相分解，在最小共用樣點周期數個時鐘周期內完成各相的乘累加運算。本發明通過對數據幀頭的判斷來自動確定采樣率，無需開關選擇；且通過采用同一工作時鐘，減少了時鐘域的消耗；此外，不同帶寬的數據共用乘累加運算，大大降低了資源消耗。
文檔編號H03H17/02GK102158200SQ201110099298
公開日2011年8月17日 申請日期2011年4月20日 優先權日2011年4月20日
發明者廖潁川 申請人:中興通訊股份有限公司