[发明专利]一种通过多通道并行分段解调方式提高解调宽带的方法

说明书

本发明公开了一种通过多通道并行分段解调方式提高解调宽带的方法，基于零中频结构，先设置正交解调时各路射频本振信号的频率、低通滤波器的截止频率和ADC采样率，然后将输入信号进行多路正交解调，使每一路输出模拟基带复信号，通过ADC进行双通道采样后，得到多路数字基带复信号，最后对多路基带复信号进行合并，实现解调带宽的扩展。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，更为具体地讲，涉及一种通过多通道并行分段解调方式提高解调宽带的方法。

背景技术

现代无线通信技术中已经发展出两种变频方案即超外差和零中频方案，本质上都是把射频信号变频为便于处理的中频信号，区别在于处理的中频信号频率不同。

一级混频的超外差结构如图1所示。超外差方案首先利用带通滤波器对输入的射频信号滤波，经过低噪声放大和镜像抑制滤波后，再利用本振信号与输入信号混频，将输入信号下变频为预先设定好的信号频率，经过滤波选择后，供后续模数转换进行采样。该方法一是具有较大的接收动态范围；二是具有很高的邻道选择性和接收灵敏度；三是与零中频方案相比，不需要复杂的直流消除电路；四是由于该方法一般会用到一级或多级中频混频以抑制镜像频率，所以硬件电路复杂且集成度不高；五是该方法会用到很多比较昂贵，体积较大的滤波器；六是会消耗较大的功率。总体来说，超外差接收机集成难度大、动态范围大，一般情况下广泛适用于频率高和信号弱的远距离通信。

零中频接收机结构如图2所示。零中频方案首先将输入的射频信号经过低噪声放大器和衰减器进行幅度调理，经过射频滤波器进行滤波，再将射频信号和与之频率相同的本振信号混频直接变频到零频信号，经过基带的滤波之后，供后续电路进行采样。零中频架构在典型的相位/幅度调制中，需要正交的I和Q两路信号，I路和Q路信号在相位上的变化代表着两个边带，两个边带分别含有不同信息，同时IQ信号的存在便于数字信号处理。

零中频方案优势在于一是采用相同采样率的模数转换器芯片时，带宽是超外差架构的两倍。二是架构简单、体积小，有利于集成化设计。随着近年来通信系统复杂度的提高和本项目高中频带宽、高集成度的设计需求，零中频方案可较好解决上述问题。

在图3所示的零中频RF接收基本框图中，设输入射频信号为x(t)＝cos(2πf_RFt),复本振信号为x_L(t)＝cos(2πf_Lt)-jsin(2πf_Lt)，两通路上低通滤波器的截止频率为BW/2，模数转换器ADC的采样率为f_s且f_s≥BW。设ADC采样输出信号为x(n)，则x(n)可以表示为：

x(n)＝(cos(2πf_IFn/f_s)+sin(2πf_IFn/f_s))/2

其中，基带信号频率f_IF＝f_RF-f_L且|f_IF|≤BW/2。由于f_IF可正可负，因此只要改变本振信号频率f_L，就可以实现将输入射频信号中f_L±BW/2频率范围内信号直接正交下变频至基带，输出复信号x(n)。换言之，利用图3中所示结构，可实现将输入射频信号以f_L为中心频率(或载波频率)，频率范围为BW的信息(或调制信号)直接正交解调至基带，且基带频率范围为[-BW/2,BW/2]，其中BW称之为图3所示结构的解调带宽。解调带宽越宽，意味着可一次性采集并分析的频率范围越宽，所获得的信息也越多，同时也可以极大提升对于某些瞬态信号的观测能力。

国内外一些主要的芯片制造产商都推出了工作于不同频率范围和具有不同解调带宽的正交解调芯片，大多数都具有图3所示的内部结构(不包含ADC)。然而实际应用中可能存在解调芯片无法同时满足频率范围和解调带宽需求的情况。

发明内容