基于DSP的低功耗接收機(jī)單邊帶解調(diào)方法

1 數(shù)字前端

　　該低功耗數(shù)字接收機(jī)主要是針對語音信號的，要處理的信號都是窄帶的。對數(shù)字前端中的混頻器送出的模擬窄帶中頻信號進(jìn)行采樣，產(chǎn)生數(shù)字窄帶中頻信號。對該信號進(jìn)行解調(diào)之前，先將頻譜搬至零中頻處，再進(jìn)行濾波，降采樣率等處理，如圖1所示。

　　圖1中A／D表示模數(shù)轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)如圖2所示的功能。設(shè)濾出的復(fù)數(shù)信號采樣率降為f's=fs/M。

　　
         圖2中，細(xì)線表示上邊帶(USB)，粗線表示下邊帶(LSB)。

　　說明一點(diǎn)，在實(shí)際中，上下邊帶的位置關(guān)系要根據(jù)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(rèn)為LSB在左，USB在右。

　　2 解調(diào)方案一

　　以解調(diào)上邊帶為例，如圖3所示，設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字帶通濾波器，其頻響關(guān)于中心頻率fo'對稱，別為f3，f4，截止頻率處的衰減至少為-20 dB。

　　該帶通濾波器的設(shè)計(jì)步驟如下：

　　(1)先設(shè)計(jì)一個(gè)低

　　(2)將上述的低通濾波器進(jìn)行頻譜搬移即可實(shí)現(xiàn)該帶通濾波器(BPF)，如圖5所示。因此濾波器系數(shù)：

　　(3)如果利用FIRS指令實(shí)現(xiàn)邊帶濾波器，那么邊帶濾波的執(zhí)行時(shí)間會(huì)降為原來的一半。但這時(shí)要求濾波器的系數(shù)是對稱的。前面提到的低通濾波器系數(shù)是對稱的。

　　
為使帶通濾波器的系數(shù)對稱，我們將帶通濾波器的系數(shù)附加一個(gè)相位△φ(n)。即：

　　的實(shí)部和虛部均為正。所以，帶通濾波器的系數(shù)有這樣的特點(diǎn)：實(shí)部偶對稱，虛部奇對稱。

　　3 解調(diào)方案二

　　還是以解調(diào)上邊帶為例，先搬移待解調(diào)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(shè)計(jì)思路簡單，但要對信號進(jìn)行兩次頻譜搬移。

　　LPF與方案一中所設(shè)計(jì)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(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)進(jìn)行如下的計(jì)算：

　　其中"*"表示卷積運(yùn)算，下同。這表示要做4N次乘加運(yùn)算，考慮到對稱性只需要2N次乘加運(yùn)算。

　　如果信號不是獨(dú)立邊帶的，上邊帶信號解調(diào)所用的帶通濾波器的系數(shù)與下邊帶信號解調(diào)所用的帶通濾波器的系數(shù)是共軛關(guān)系，即hUSB(n)=hLSB*(n)，則另外一個(gè)邊帶的濾波計(jì)算為：

　　其結(jié)果與前面的成共軛關(guān)系，因此，只要得到其中一個(gè)邊帶的實(shí)數(shù)部分即可得到解調(diào)結(jié)果。這樣只需要N次乘加運(yùn)算。

　　如果是獨(dú)立邊帶的，上下邊帶的共軛關(guān)系不存在，則解調(diào)其中一個(gè)邊帶需要2N次乘加運(yùn)算，上下邊帶解調(diào)共需要4N次乘加運(yùn)算。

　　方案二中，低通濾波器在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)進(jìn)行如下的計(jì)算：

　　這表示要做2N次乘加運(yùn)算，考慮到對稱性只需要N次乘加運(yùn)算。

　　如果信號不是獨(dú)立邊帶的，那么同方案一，只需要N／2次乘加運(yùn)算。如果信號是獨(dú)立邊帶的那就上下邊帶解調(diào)共需要2N次乘加運(yùn)算。

　　另外兩次經(jīng)過NCO的運(yùn)算在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)共需要8次乘加運(yùn)算。

　　綜合來說，就運(yùn)算開銷方面而言方案二要優(yōu)于方案一。