[发明专利]一种无线数传终端及其中频处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线数传技术，尤其涉及一种无线数传终端及其中频处理方法。

背景技术

传统的无线数据传输终端(无线数传终端)主要被用来承担远程的数据采集工作，通常会使用预先分配的某一个窄带频率资源(带宽为25KHz)进行通信。通信架构如图1所示：101表示无线数传终端，102表示基站，103表示控制台。

由于无线数传终端通常放置于条件恶劣地区，因此对终端的使用条件、成本、功耗等提出了相应的要求，通常表现为：1、低成本，2、低功耗，3、健壮性。

现有技术中通用的无线数传终端采用的基本中频下变频结构如图2所示，包括中频单元(IF)201、模数转换单元(AD)202、混频器203、级联积分梳状滤波器(CIC，Cascade Integrator Comb)204、半带滤波器(HB，Half Band filter)205，HB206、时钟(Clock)207、直接数字式频率合成器(DDS，Direct Digital Synthesizer)208。CIC滤波器是简单积分器(累加器)的级联和梳状滤波器(将当前样本进行延时并从当前样本中减去)的级联，这种滤波器仅仅使用延时和加法操作，因而非常适合于FPGA和ASIC来实现。半带滤波器是一种抽取因子为2的抽取器，这种滤波器的冲激响应中有近一半的值为零，所以完成滤波需要的乘法次数很少(比对称FIR设计时少一半，比任意其他FIR设计所需乘法次数少四分之三)。

当前在国网电力信息采集终端项目(TD-LTE230项目)中采用基于455KHz的二中频结构，有效信号带宽为22KHz，信道间隔25KHz，采用过采样方式(采样率为2.4百万采样点每秒(msps))进行信号处理，具体结构如图3所示，包括IF 301、AD 302、混频器303、CIC 304、有限长单位冲激响应(FIR，Finite Impulse Response)滤波器305、时钟306和DDS 307。其中CIC 304进行25∶1采样，采样率为96千采样点每秒(ksps)，IFR 305进行3∶1采样，采样率为32ksps。

图4示出了图2所示的中频下变频结构的一种典型实现方式。其中，中频单元基于455KHz，时钟采样率为2.4百万采样点每秒(MSPS)，CIC进行25∶1采样，采样率为96ksps，两个HB均进行2∶1采样，采样率分别为48ksps和24ksps，最终输出信号的采样率也是24ksps。

以上数传终端的中频结构的基本处理过程均是对中频信号进行过采样(所谓过采样就是使用远大于奈奎斯特采样频率的频率对输入信号进行采样)，并进行混频，抽取，滤波，最终达到获取基带信号的目的。

现有技术的中频架构共同存在如下三个问题：

1、过采样可以提高A/D转换器的精度，但是对数据采集的要求很高，要求采样率在1Msps以上，通常选择2Msps或者2.4Msps。

2、采样速率高，意味着需要更多的乘法或其它的运算量。因此对基带处理能力要求过高，通常需要选择专用数字信号处理(DSP，Digital Signal Processing)才能完成信号处理。

3、滤波必须保证基带IQ信号能够与2倍中频频点形成的镜像信号能够分离，换句话说，要求滤波器具备足够的隔离带宽。

上述问题在设备形态和生产上则表现为：1、所使用的AD属于中端等级，成本较高，功耗较高。与通常的低端AD(速率在200KSps)价格差距较大，功耗相差明显。2、采用DSP将带来终端成本与功耗的上升。

发明内容

本发明提供了一种无线数传终端，可以在较低成本与功耗的条件下，实现中频信号采样。

本发明实施例提出的一种无线数传终端，所述无线数传终端的数字中频结构对中频信号进行欠采样处理，然后采用复数带通滤波器完成混迭消除以及带外抑制，再进行抽取滤波以及混频。

较佳地，所述数字中频结构包括：中频单元、模数转换单元、时钟单元、复数带通滤波器、m:1抽取单元、混频器以及半带滤波器；

所述模数转换单元用于根据时钟单元提供的采样频率f_s对中频单元输出的中频信号进行欠采样，并输出采样信号；

所述复数带通滤波器用于对模数转换单元输出的采样信号进行滤波，并将滤波后的信号输出至m:1抽取单元；

m:1抽取单元用于将接收的信号进行m分之一抽取，将抽取的当前混频采样速率f_{s_bb}输出至混频单元；