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1 數字前端 該低功耗數字接收機主要是針對語音信號的，要處理的信號都是窄帶的。對數字前端中的混頻器送出的模擬窄帶中頻信號進行采樣，產生數字窄帶中頻信號。對該信號進行解調之前，先將頻譜搬至零中頻處，再進行濾波，降采樣率等處理，如圖1所示。 圖1中A／D表示模數轉換器，LPF表示低通濾波器，fs表示采樣率，fo表示最靠近零頻處鏡像的中頻。其中LPF實現如圖2所示的功能。設濾出的復數信號采樣率降為f's=fs/M。 圖2中，細線表示上邊帶(USB)，粗線表示下邊帶(LSB)。 說明一點，在實際中，上下邊帶的位置關系要根據模擬信號的中頻及采樣率fs才能確定，這里為了方便解釋，就認為LSB在左，USB在右。 2 解調方案一 以解調上邊帶為例，如圖3所示，設計一個數字帶通濾波器，其頻響關于中心頻率fo'對稱， 該帶通濾波器的設計步驟如下： (1)先設計一個低通濾波器，通帶帶寬為Δf1=f2-f1，過渡帶帶寬為Δf2=f1-f3。估算濾波器階數：N= (2)將上述的低通濾波器進行頻譜搬移即可實現該帶通濾波器(BPF)，如圖5所示。因此濾波器系數： (3)如果利用FIRS指令實現邊帶濾波器，那么邊帶濾波的執行時間會降為原來的一半。但這時要求濾波器的系數是對稱的。前面提到的低通濾波器系數是對稱的。 為使帶通濾波器的系數對稱，我們將帶通濾波器的系數附加一個相位△φ(n)。即： 的實部和虛部均為正。所以，帶通濾波器的系數有這樣的特點：實部偶對稱，虛部奇對稱。 3 解調方案二 還是以解調上邊帶為例，先搬移待解調信號的頻譜，再做低通濾波，最后又將信號的頻譜搬移回來，如圖7所示。這種方案濾波器的設計思路簡單，但要對信號進行兩次頻譜搬移。 LPF與方案一中所設計的低通濾波器相同。如圖8所示，信號被搬至零中頻處。 4 兩種方案的比較 方案一中，帶通濾波器在一個時鐘周期內進行如下的計算： 其中"*"表示卷積運算，下同。這表示要做4N次乘加運算，考慮到對稱性只需要2N次乘加運算。 如果信號不是獨立邊帶的，上邊帶信號解調所用的帶通濾波器的系數與下邊帶信號解調所用的帶通濾波器的系數是共軛關系，即hUSB(n)=hLSB*(n)，則另外一個邊帶的濾波計算為： 其結果與前面的成共軛關系，因此，只要得到其中一個邊帶的實數部分即可得到解調結果。這樣只需要N次乘加運算。 如果是獨立邊帶的，上下邊帶的共軛關系不存在，則解調其中一個邊帶需要2N次乘加運算，上下邊帶解調共需要4N次乘加運算。 方案二中，低通濾波器在一個時鐘周期內進行如下的計算： 這表示要做2N次乘加運算，考慮到對稱性只需要N次乘加運算。 如果信號不是獨立邊帶的，那么同方案一，只需要N／2次乘加運算。如果信號是獨立邊帶的那就上下邊帶解調共需要2N次乘加運算。 另外兩次經過NCO的運算在一個時鐘周期內共需要8次乘加運算。 綜合來說，就運算開銷方面而言方案二要優于方案一。 |
