Farrow实现采样速率转换.pdf

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1、第44卷　第1期复旦学报(自然科学版)Vo1.44,No.12005年2月JournalofFudanUniversity(NaturalScience)Feb.,2005　　文章编号:042727104(2005)0120178205X软件无线电中采样率转换的一种实现结构周　宇,陈光梦(复旦大学电子工程系,上海200433)摘　要:介绍了软件无线电及其关键技术采样率转换的原理;回顾已有的频率转换方法,提出改进;比较几种不同的farrowstructure的特点,结合软件无线电的需要,选择一种合适的结构实现软件无线电中的采样率转

2、换;进行实例设计,并对结果进行比较,包括硬件消耗,频率响应,脉冲响应.关键词:软件无线电;采样率转换;多项式脉冲响应滤波器;海渠结构;数字前端中图分类号:TN929.533文献标识码:A软件无线电的目标是:在一个通用的硬件平台上,通过加载相应的软件来改变空中接口.对于不同采样率的通信标准,软件无线电中通常采取的办法是不管输入信号的符号率是多少,都使用一个固定的采样率采样;再对这些不同步的采样值进行数字采样率转换,以达到符号同步的要求.[1]采样率转换的问题可归纳为一个重采样过程:先将采样信号x(kT1)重建为模拟信号x(t),再

3、对模拟信号重采样得到所需频率的采样信号x(mT2).如图1示,图中T1和T2分别为输入和输出采样间隔,k,m=0,1,⋯,D/A为数模转换器,h(t)为采样率转换滤波图1　重采样原理图器.Fig.1Thediagramofresample在采样率转换的过程中,信号的频谱将产生镜像和混叠现象,特别是T1

4、m));(1)k=-∞n=-∞1mT2mT2mT2其中μm=-ent(),n=ent()-k,μm∈[0,1)称为数字延时.T1T1T1这是一个全数字的表达式,h(t)可以被看成一个位于时变离散时间系统内的连续时间滤波器.数字采样率转换的关键是h(t)的表达与实现.通常习惯使用简单的分段多项式描述h(t)的连续时间脉冲响应,这样就可以应用farrowstructure在数字信号处理芯片上比较方便地实现数字采样率转换.不同的farrowstructure由于其结构上的区别,在实现采样率转换时会有不同的效果.例如,modifiedf

5、arrowstructure实现的采样率转换具有很好的去镜像性质,适合内插;transposedfarrowstructure具有很好的去混叠性质,适合抽取.假设软件无线电的前端采样具有很高的频率,后端处理主要是将高采样率信号降低到所需要的频率上,因此主要考虑抽取情况,即T1

6、低的频率1/T2下呢?X收稿日期:2004206222作者简介:周　宇(1980—),男,硕士研究生;通讯联系人陈光梦副教授.第1期　　　　　　　　　　　　周　宇等:软件无线电中采样率转换的一种实现结构179为解决结构的对硬件要求过高的问题,应用一种现有结构transposedfarrowstructureⅡ(以下简称Ⅱ型结构)来实现软件无线电中的采样率转换.1　基于多项式脉冲响应的滤波器及farrowstructure介绍1.1　基于多项式脉冲响应的滤波器为了降低采样率转换过程中的计算负担,希望使用简单的函数来描述h(t)的连

7、续时间脉冲响应,而[2,3]多项式正是这样的函数.通常使用等长度分段多项式函数描述h(t)的连续时间脉冲响应.以下是一个分段多项式函数的实例:N-1Mha(t)=66cm(n)fm(n,t);n=0m=02(t-nΔ)m(2)(-1)nΔ≤t<(n+1)Δ,fm(n,t)=Δ0else;其中函数共分为N段,每段的多项式最高次数是M,fm(n,t)称为基函数,Δ称为段长.1.2Farrowstructure2基于分段多项式脉冲响应的滤波器在硬件上可以很方便地使用farrowstructure实现.这种结构类似于FIR结构,具有固定

8、的乘法器系数,同时具有可变数字延时元素;通过调整(1)式中的数字延时μm,可以改变频率转换的比例.应用farrowstructure实现的基于分段多项式脉冲响应的滤波器,是在软件无线电中实现采样率转换的一个比较好的选择.有两类farrowstructure可用来