一种通用的速率下变换、上变换装置及方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102891662 A (43)申请公布日 2013.01.23 C N 1 0 2 8 9 1 6 6 2 A *CN102891662A* (21)申请号 201110208518.0 (22)申请日 2011.07.22 H03H 17/02(2006.01) (71)申请人中兴通讯股份有限公司 地址 518057 广东省深圳市南山区高新技术 产业园科技南路中兴通讯大厦法务部 (72)发明人赵兴山 (74)专利代理机构北京康信知识产权代理有限 责任公司 11240 代理人余刚 梁丽超 (54) 发明名称 一种通用的速率下变换、上变换装置及方法 (57) 摘要 本。

2、发明提供了一种通用的速率下变换装置， 包括：分数倍滤波器单元用于将输入数据的采 样率下采样变换到Farrow滤波器单元支持的 数据采样率范围，并将滤波后的数据发送给所述 Farrow滤波器单元；Farrow滤波器单元接收分 数倍滤波器单元的输出数据，并生成与最终需要 输出数据的采样率的成M倍的关系的输出数据； FIR滤波器单元接收Farrow滤波器单元输出的数 据，并对所述数据进行抽取；成型滤波器单元接 收FIR滤波器单元的输出数据，并用于进行速率 下变换使信号成型。本发明通过灵活配置实现对 多种不同采样率变换的支持，适应任意制式，任意 混模应用的通用架构，简化硬件电路的设计，增强 电路的适应。

3、性和处理能力。 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书9页 附图3页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 9 页 附图 3 页 1/2页 2 1.一种通用的速率下变换装置，包括分数倍速率变换滤波器单元，Farrow滤波器单 元，FIR滤波器单元和成型滤波器单元，其中， 分数倍滤波器单元用于将输入数据的采样率下采样变换到Farrow滤波器单元支持的 数据采样率范围，并将滤波后的数据发送给所述Farrow滤波器单元； Farrow滤波器单元接收分数倍滤波器单元的输出数据，并生成与最终需要输出数据的 采样率的成M倍的关系的输出数据； FIR。

4、滤波器单元接收Farrow滤波器单元输出的数据，并对所述数据进行抽取； 成型滤波器单元接收FIR滤波器单元的输出数据，并用于进行速率下变换使信号成 型。 2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述FIR滤波器为半带滤波器，用于实现 2倍抽取。 3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述Farrow滤波器包括乘法运算器，累加 器和子滤波器。 4.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述乘法运算器和累加器工作在输入的 高时钟域上，所述子滤波器工作在输出的低速时钟域。 5.一种通用的速率下变换方法，其特征在于： 分数倍滤波器单元将输入数据的采样率下采样变换到Farrow滤波器单元支持的数据。

5、 采样率范围，并将滤波后的数据发送给Farrow滤波器单元；Farrow滤波器单元处理后的输 出数据的采样率被下采样到最终需要输出的数据采样率的M倍的关系；FIR滤波器单元接 收Farrow滤波器单元输出的数据，并对所述数据进行抽取；成型滤波器单元接收FIR滤波 器单元的输出数据，并进行速率下变换使信号成型。 6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述M为正整数。 7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述M为2倍的关系，则成型滤波器抽取 倍数配置为1；当所述M为4倍的关系，则成型滤波器抽取倍数可以配置成2。 8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述Farrow滤波器单元的时间间。

6、隔系数 ud扩大D倍处理，其中D分为2的整数次幂和小数两部分，mod表示取余运算，k为输入信 号的时刻，I为插值倍数，D为抽取倍数。 9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述其中整数部分为，。 10.一种通用的速率上变换装置，包括成型滤波器单元，第一FIR滤波器单元，Farrow 滤波器单元和第二FIR滤波器单元，其中， 成型滤波器单元对输入数据进行内插，并输出数据送入第一FIR滤波器单元； 第一FIR滤波器单元接收成型滤波器单元输出的数据，进行内插滤波，并输出数据送 入Farrow滤波器单元； Farrow滤波器单元接收第一FIR滤波器单元输出的数据，进行任意分数倍速率变换并 滤波，得。

7、到与最终需要输出数据的采样率满足1/N倍关系的输出数据； 第二FIR滤波器单元接收Farrow滤波器单元的输出数据，完成内插滤波后输出。 11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第一FIR滤波器为半带滤波器，实 现2倍抽取。 12.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所述第二FIR滤波器单元为整数 权 利 要 求 书CN 102891662 A 2/2页 3 倍速率变换滤波器单元。 13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，其中N由电路运行的最高工作时钟频率 决定，即N倍的farrow输出采样率不超过电路最高工作时钟频率。 14.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，。

8、所述Farrow滤波器包括多个子滤波器， 所述子滤波器工作在输出的低速时钟域。 15.一种通用的速率上变换方法，包括： 成型滤波器单元对输入数据进行内插，并输出数据送入第一FIR滤波器单元；第一FIR 滤波器单元接收成型滤波器单元输出的数据，进行内插滤波，并输出数据送入Farrow滤波 器单元；Farrow滤波器单元接收第一FIR滤波器单元输出的数据，进行任意分数倍速率变 换并滤波，得到与最终需要输出数据的采样率满足1/N倍关系的输出数据；第二FIR滤波器 单元接收Farrow滤波器单元的输出数据，完成内插滤波后输出。 16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述N为正整数。 17.根据。

9、权利要求15所述的方法，其特征在于，所述Farrow滤波器单元的时间间隔系 数ui扩大I倍处理，其中I分为2的整数次幂和小数两部分，其中mod表示取余运算，为输 出信号的时刻，所述整数部分为，I为插值倍数，D为抽取倍数。 权 利 要 求 书CN 102891662 A 1/9页 4 一种通用的速率下变换、 上变换装置及方法 技术领域 0001 本发明涉及无线通讯、数字信号处理及集成电路设计领域，特别是数字中频处理 系统滤波器设计中一种通用的速率下变换、上变换装置及方法。 背景技术 0002 软件无线电技术SDR-Software Definition Radio，软件定义的无线电，近几年成 为。

10、了无线通讯的一个研究热点，各大设备制造商竞相推出基于SDR的系统，传统的网络和 基站系统正处于新老交替的一个过渡时期： 0003 1、分离式的基站架构的应用，使得基带处理单元BBU-Base Band Unit，远程射频 单元RRU-Romote Redio Unit，基站架构逐步成为了主流； 0004 2、基站小型化成为了发展趋势； 0005 3、对基站的能耗和效率的要求越来越高，并成为了衡量基站的一个关键技术指 标； 0006 4、SDR技术的应用，使得2G、3G、4G可以平滑过渡和演进，甚至各种制式的混模基 站也成为了运营商的重要需求。 0007 各公司也纷纷建立基于SDR的软基站平台，。

11、BBU-RRU的基站架构作为今后的主要 基站形式，其发展趋势是：小型化、低成本、低功耗和多模式兼容。 0008 随着SDR技术的发展，数字中频处理的硬件实现包括即现场可编程门阵列 FPGA-Field-Programmable Gate Array或特殊应用集成电路ASIC-Application Specific Integrated Circuit实现也随之兴起，而且随着混模多模市场需求的增强，需要在同一处 理器件中能够支持各种制式不同的速率变换需求，因而对通用速率变换方法的需求变得更 为迫切。 0009 目前的单模处理方案中，往往根据特定的制式的某种固定的采样率要求，设计固 定的速率变换。

12、电路，但这些固定的速率变换方案都仅能应用于特定的制式，特定的采样率。 0010 对于不同的应用，输入采样率和输出采样率之间的倍数关系各不相同，即使相同 的采样率对应的信号带宽也可能不相同，所以为了能够适应不同的抽取或内插的倍数，以 及满足抽样定理，达到抗混叠或去除镜像滤波的目的，一种通用的速率变换方法及结构则 显得非常有意义。 0011 发明2010588903中提供的结构不同速率变换倍数需要走不同分支，这种复杂的 配置结构对于长期演进LTE-Long Term Evolution这种多带宽处理适用，但对于在此结构 上再处理其他与LTE混模的应用，就又要增加其他分支了，结构灵活行差。 发明内容。

13、 0012 针对上述问题，本发明提出一种通用的速率下变换、上变换装置及方法。 0013 为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的： 0014 一种通用的速率下变换装置，包括分数倍速率变换滤波器单元，Farrow滤波器单 说 明 书CN 102891662 A 2/9页 5 元，FIR滤波器单元和成型滤波器单元，其中， 0015 分数倍滤波器单元用于将输入数据的采样率下采样变换到Farrow滤波器单元支 持的数据采样率范围，并将滤波后的数据发送给所述Farrow滤波器单元； 0016 Farrow滤波器单元接收分数倍滤波器单元的输出数据，并生成与最终需要输出数 据的采样率的成M倍的关系的输出。

14、数据； 0017 FIR滤波器单元接收Farrow滤波器单元输出的数据，并对所述数据进行抽取； 0018 成型滤波器单元接收FIR滤波器单元的输出数据，并用于进行速率下变换使信号 成型。 0019 进一步的，所述FIR滤波器为半带滤波器，用于实现2倍抽取。 0020 一种通用的速率下变换方法，分数倍滤波器单元将输入数据的采样率下采样变换 到Farrow滤波器单元支持的数据采样率范围，并将滤波后的数据发送给Farrow滤波器单 元；Farrow滤波器单元处理后的输出数据的采样率被下采样到最终需要输出的数据采样 率的M倍的关系；FIR滤波器单元接收Farrow滤波器单元输出的数据，并对所述数据进行。

15、 抽取；成型滤波器单元接收FIR滤波器单元的输出数据，并进行速率下变换使信号成型。 0021 进一步的，所述M为正整数。 0022 进一步的，所述M为2倍的关系，则成型滤波器抽取倍数配置为1；当所述M为4倍 的关系，则成型滤波器抽取倍数可以配置成2。 0023 一种通用的速率上变换装置，包括成型滤波器单元，第一FIR滤波器单元，Farrow 滤波器单元和第二FIR滤波器单元，其中， 0024 成型滤波器单元对输入数据进行内插，并输出数据送入第一FIR滤波器单元； 0025 第一FIR滤波器单元接收成型滤波器单元输出的数据，进行内插滤波，并输出数 据送入Farrow滤波器单元； 0026 Far。

16、row滤波器单元接收第一FIR滤波器单元输出的数据，进行任意分数倍速率变 换并滤波，得到与最终需要输出数据的采样率满足1/N倍关系的输出数据； 0027 第二FIR滤波器单元接收Farrow滤波器单元的输出数据，完成内插滤波后输出。 0028 进一步的，所述第一FIR滤波器为半带滤波器，实现2倍抽取。 0029 进一步的，所述第二FIR滤波器单元为整数倍速率变换滤波器单元。 0030 一种通用的速率上变换方法，包括：成型滤波器单元对输入数据进行内插，并输出 数据送入第一FIR滤波器单元；第一FIR滤波器单元接收成型滤波器单元输出的数据，进行 内插滤波，并输出数据送入Farrow滤波器单元；Fa。

17、rrow滤波器单元接收第一FIR滤波器单 元输出的数据，进行任意分数倍速率变换并滤波，得到与最终需要输出数据的采样率满足 1/N倍关系的输出数据；第二FIR滤波器单元接收Farrow滤波器单元的输出数据，完成内 插滤波后输出。 0031 进一步的，所述N为正整数。 0032 由上述技术方案可知，本发明的实施例具有如下有益效果：通过灵活配置实现对 多种不同采样率变换的支持，适应任意制式，任意混模应用的通用架构，简化硬件电路的设 计，增强电路的适应性和处理能力。 附图说明 说 明 书CN 102891662 A 3/9页 6 0033 图1是通用的速率下变换装置原理示意图； 0034 图2是通用的。

18、速率上变换硬件结构原理示意图； 0035 图3是Farrow滤波器单元频率响应图； 0036 图4是Farrow滤波器单元结构示意图； 0037 图5是udv和clr_flg计算方法流程图； 0038 图6是插值Farrow滤波器单元实现结构示意图； 0039 图7是uiv和rd_addr产生方法流程图。 具体实施例 0040 下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。 0041 如图1所示，是本发明通用的速率下变换装置原理示意图，包含4级速率变换滤波 器功能单元，第一级为分数倍速率变换滤波器单元，第二级为Farrow滤波器单元，第三级 为FIR滤波器单元，第四级为成型滤波器单。

19、元。 0042 第一级分数倍速率变换滤波器单元：其中，分数倍滤波器单元的输入数据为各种 可能的采样率数据fs_di，输出数据为满足后级Farrow滤波器单元性能要求的采样率范围 的数据。分数倍滤波器单元将输入数据的采样率下采样变换到Farrow滤波器单元支持的 数据采样率范围。假设Farrow滤波器单元支持的输入采样率范围是Fs1，Fs2，则分数倍 滤波器单元速率变换倍数的范围为fs_di/Fs1，fs_di/Fs2。为了设计简单，这里分数倍 滤波器单元抽取倍数优选的考虑配置为如1倍、1.5倍、2倍、2.5倍、3倍、3.5等简单分数 倍。其中Farrow滤波器单元支持的采样率范围由滤波器性能决。

20、定，而性能不同则设计滤波 器的代价不同，所以从性能和资源的角度出发，设计者会对Farrow滤波器单元的输入采样 率进行限制。 0043 第二级为Farrow滤波器单元：Farrow滤波器单元接收分数倍滤波器单元处理后 的数据，完成下一级分数倍速率变换，Farrow滤波器单元完成的分数倍速率变换相比较第 一级分数倍滤波器单元则更任意，可以配置成任意分数。经Farrow滤波器单元处理后的输 出数据的采样率已经被下采样到最终需要输出的数据采样率的M倍的关系。为了设计简 单，M为正整数，优选的为2倍或4倍的关系。 0044 第三级FIR滤波器单元：Farrow滤波器单元输出数据送给FIR滤波器单元，F。

21、IR滤 波器单元输出数据送给成型滤波器单元。FIR滤波器单元为实现Farrow滤波器单元性能补 偿的一级滤波器，它能够有效减小Farrow滤波器单元的设计压力，采用性能稍低的Farrow 滤波器单元。优选的采用简单的FIR滤波器单元实现即可，譬如采用半带滤波器即可满足 要求。Farrow滤波器单元输出数据送给半带滤波器，半带滤波器实现2倍抽取。 0045 第四级为成型滤波器单元：FIR滤波器单元输出数据送给成型滤波器单元，成型 滤波器单元完成速率下变换使信号成型。优选的当FIR滤波器单元为半带滤波器，且前述 经Farrow滤波器单元处理后的输出数据的采样率已经被下采样到最终需要输出的数据采 样。

22、率的2倍的关系，则成型滤波器单元抽取倍数可以配置成1；当前述为4倍的关系，则成 型滤波器单元抽取倍数可以配置成2。 0046 四级级联滤波器的频率响应满足系统要求，其中各级滤波器系数可配置。 0047 如图2所示，是本发明通用的速率上变换装置原理示意图，包括4级速率变换滤波 说 明 书CN 102891662 A 4/9页 7 器功能单元，第一级为成型滤波器单元，第二级为第一FIR滤波器单元，第三级为Farrow滤 波器单元，第四级为第二FIR滤波器单元。 0048 其中，成型滤波器单元的输入数据为各种可能的采样率数据fs_ui，对输入数据进 行内插，成型滤波器单元输出数据送入第一FIR滤波器。

23、单元，第一FIR滤波器单元为实现 Farrow滤波器单元性能补偿的一级滤波器，它能够有效减小Farrow滤波器单元的设计压 力，采用性能稍低的Farrow滤波器单元。第一FIR滤波器单元输出数据送入Farrow滤波 器单元，Farrow滤波器单元实现任意分数倍速率变换并滤波，Farrow滤波器单元输出数据 的采样率和最终需要输出的数据采样率满足1/N倍关系，即Farrow滤波器单元得到与最终 需要输出数据的采样率满足1/N倍关系的输出数据。Farrow输出数据送入第二FIR滤波器 单元，完成N倍内插滤波后输出。 0049 优选的，成型滤波器单元的内插倍数可以配置成1或2。 0050 其中N优选。

24、的为正整数，这样可以使第二FIR滤波器单元仅需要实现整数倍速率 变换，而将复杂的分数倍变换由Farrow滤波器单元承担。N由电路最高能够运行的工作时 钟频率决定，即N倍的farrow输出采样率不超过电路最高工作时钟频率。 0051 优选的，采用简单的第一FIR滤波器单元实现即可，譬如采用半带滤波器即可满 足要求。 0052 在本发明中，优选的该第二FIR滤波器单元为整数倍速率变换，这个整数可以简 化为实现2的指数次幂，如2倍，4倍，8倍等。 0053 四级级联滤波器的频率响应满足系统要求，其中各级滤波器系数可配置。 0054 同时本发明还提供了一种通用的速率下变换方法，分数倍滤波器单元将输入数。

25、据 的采样率下采样变换到Farrow滤波器单元支持的数据采样率范围，并将滤波后的数据发 送给Farrow滤波器单元；Farrow滤波器单元处理后的输出数据的采样率被下采样到最终 需要输出的数据采样率的M倍的关系；FIR滤波器单元接收Farrow滤波器单元输出的数 据，并对所述数据进行抽取；成型滤波器单元接收FIR滤波器单元的输出数据，并进行速率 下变换使信号成型。 0055 同时，本发明还提供了一种通用的速率上变换方法，包括：成型滤波器单元对输入 数据进行内插，并输出数据送入第一FIR滤波器单元；第一FIR滤波器单元接收成型滤波器 单元输出的数据，进行内插滤波，并输出数据送入Farrow滤波器。

26、单元；Farrow滤波器单元 接收第一FIR滤波器单元输出的数据，进行任意分数倍速率变换并滤波，得到与最终需要 输出数据的采样率满足1/N倍关系的输出数据；第二FIR滤波器单元接收Farrow滤波器单 元的输出数据，完成内插滤波后输出。 0056 假设需要实现245.76Mbps采样速率到8Mbps采样速率的下变换，采用本发明的通 用速率变换装置，则各级需要配置的速率变换倍数分别为： 0057 首先设计滤波器，配置各级滤波器系数，从而确定各级滤波器的性能。其中系数 是可配置的，该系数根据滤波器性能决定，滤波器系数的设计是现有技术，在本发明不赘 述。假设配置的Farrow滤波器单元的系数决定了F。

27、arrow滤波器单元输入数据采样率在 0Mbps，102.4Mbps区间时，能够满足系统性能要求。则各级滤波器抽取倍数可按如下配 置：第一级分数倍滤波器单元，完成3倍抽取，第二级Farrow滤波器单元完成128/25倍抽 取，第三级半带滤波器实现2倍抽取，第四级成型滤波器单元实现1倍抽取，即不做速率变 说 明 书CN 102891662 A 5/9页 8 换，仅完成成型滤波。上述配置仅为优选的示例。 0058 假设需要实现4Mbps到245.76Mbps的上采样，采用本发明的通用速率变换装置， 则各级需要配置的速率变换倍数分别为： 0059 首先设计滤波器，配置各级滤波器系数，从而确定各级滤波。

28、器的性能，假设配 置的Farrow滤波器单元的系数决定了Farrow滤波器单元输出数据采样率在0Mbps， 102.4Mbps区间时，能够满足系统性能要求。则各级滤波器内插倍数配置为：第一级成型 滤波器单元完成2倍内插，第二级半带滤波器完成2倍内插，第三级Farrow滤波器单元完 成96/25倍内插，第四级整数倍滤波器完成4倍内插。上述配置仅为优选的示例。 0060 当然，上述配置仅为优选的示例。只要满足输入输出采样率要求以及Farrow滤波 器单元对输入/输出采样率的要求，也可以配置为其他参数。 0061 下面详细描述通用速率变换方法和装置的详细实现方法： 0062 首先看速率下变换中四级滤。

29、波器设计方法： 0063 一：分数倍滤波器单元 0064 分数倍滤波器单元实现较小分数倍(分子和分母都是较小正整数)的抽取滤波功 能，分数倍滤波器单元可以设计为支持1倍、1.5倍、2倍、2.5倍、3倍、4倍等6种采样率变 换倍数，假设输入采样率范围在0Mbps-409.6Mbps区间时，如下表所示： 0065 速率区间 抽取倍数 0:102.4 1(旁路) (102.4:153.6 1.5 (102.4:204.8 2 (204.8:256 2.5 (256:307.2 3 (307.2:409.6 4 0066 这样经过分数倍速率变换后，输出采样率能够限制在小于102.4Mbps范围内。 0。

30、067 分数倍滤波器单元的硬件电路设计方法本身不是本发明的重点，可以按照现有技 术中常见的直接型或转置型结构实现，也可以通过设计对称的滤波器系数，利用多相滤波 器的结构设计，在此不赘述。 0068 二：Farrow滤波器单元 0069 Farrow滤波器单元将不超过102.4Msps输入采样率的各个载波信号抽取到需要 的输出采样速率的两倍或4倍。 0070 Farrow滤波器单元可以根据系统要求进行设计，譬如设计滤波器的长度L10， 阶数M4，系数个数55。滤波器频谱如图3所示，图中的右边的旁瓣利用后面的半带滤 波器进行抑制。 0071 Farrow滤波器单元系数可根据系统要求性能仿真给出，具。

31、体实现结构如图4所 说 明 书CN 102891662 A 6/9页 9 示，假设Farrow滤波器单元的抽取倍数为I/D，ID，其中I为插值倍数，D为抽取倍数。 则需包括L-1次乘法运算器，L个累加器和L个子滤波器C i (z)。 0072 1)，L-1次乘法运算器工作在输入的高时钟域上，进行2*uk-D与相关数据的相乘 运算。 0073 2)，L个累加器工作在输入的高时钟域上，累加器的清零控制由clr_flg信号控 制，当clr_flg有效，如clr_flg1时，累加器清零；否则，进行各级累加运算。 0074 3)，L个子滤波器工作在输出的低速时钟域上，子滤波器的输入由clr_flg信号控。

32、 制，当clr_flg有效，如clr_flg1时，子滤波器输入，进行乘加运算。 0075 4)，控制信号clr_flg和分数倍延时时间间隔系数uk的产生关系如图5所示。 0076 如图5所示，farrow分为实现抽取和实现内插两种，抽取用符号d表示，内插用 符号i表示，譬如其中出现ud表示是抽取情况下的uk，其值用udv表示，内插时用ui表 示，其值用uiv表示，可用ukv统一表示udv和uiv。 0077 在抽取时，输入数据在输入时钟域和时间间隔系数uk相乘后进入累加器，转换到 输出时钟域进行子滤波器计算并求和得到输出信号。 0078 其中Farrow滤波器单元比较重要的是时间间隔系数uk的。

33、实时计算。 0079 对于一定倍数的抽取运算，uk又可分别写为， 0080 0081 其中mod表示取余运算，k为输入信号的时刻。利用硬件计算上式是困难的，但若 将其D倍可以得到， 0082 0083 抽取时需要实时计算的信号包括抽取的时间常数udv和累加器的清零信号clr_ flg。抽取计算时多个采样输入点进行累加以后输入给子滤波器计算出一个采样输出点。累 加的输入采样点个数和D/I相关。 0084 由于ud值分别扩大了D倍，因此必须进行增益控制，这里的处理思想是将D分为 2的整数次幂和小数两部分，其中整数部分为， 0085 0086 图4中2ND为四舍五入的截位运算，小数部分增益将在子滤波。

34、器系数量化中处 理。M为子滤波器系数的量化位宽。 0087 抽取结构累加电路输出会带来D/I倍的增益，与分数间隔的处理思想相同，也分 为2的整数次幂和小数两部分，其中整数部分为， 0088 0089 图4中2NP为累加器输出四舍五入的截位运算，小数部分增益也放在滤波器系数 量化中处理，这样，抽取滤波器系数的量化公式为， 0090 0091 其中M的计算方法如下：小m为变量，取值范围0-M，M为m的最大值，一般也是M 说 明 书CN 102891662 A 7/9页 10 求取过程的迭代计算的初值： 0092 假设系数采用18bit的有符号数来表示，选择一个合适的M值使得系数的最大值 要小于13。

35、1071且尽可能接近131071，可采用如下的计算流程： 0093 1.设M的初值等于18； 0094 2.根据公式计算定点系数c m (n)； 0095 3.比较系数最大值c max 与131071的大小； 0096 4.若大于，则c max c max 2，MM-1，并返回第3步，直到c max 131071为止；若 小于，则c max c max 2，MM+1，并返回第3步，直到c max 131071为止； 0097 5.若c max 初始大于131071，则M就为最终的输出截位位宽；若c max 初始小于 131071，则MM-1就为最终的输出截位位宽； 0098 6.根据截位位宽M。

36、重新计算定点系数c m (n)。 0099 三：半带滤波器 0100 半带滤波器是比较常用的滤波器，实现固定的2倍抽取滤波功能，用来辅助 Farrow滤波器单元滤除镜像。硬件设计电路较简单，不是本发明重点，可采用现有技术，不 做展开描述。 0101 四：成型滤波器单元 0102 成型滤波器单元可以配置成不做速率变换或进行2倍抽取滤波，滤波器系数设计 成可配。成型滤波器单元可以设计成通用的FIR滤波器单元，通过配置不同的系数，满足不 同的系统性能要求。相关的设计方法介绍较多，不是本发明的重点，不做展开描述。 0103 另外，速率上变换通用硬件装置实现结构详细描述如下： 0104 一：成型滤波器单。

37、元 0105 和速率下变换装置中成型滤波器单元实现方法类似，不同的是，这里的成型滤波 器单元可以配置成不做速率变换或2倍内插滤波功能。滤波器的系数同样设计成可配，满 足不同带宽信号的滤波性能要求。 0106 二：半带滤波器 0107 实现固定2倍内插滤波功能，滤波器系数可配，作为Farrow滤波器单元的辅助，与 Farrow滤波器单元一起完成抽取滤波的抗混叠抑制。 0108 三：Farrow滤波器单元 0109 与速率下变换中Farrow滤波器单元不同的是，这里Farrow滤波器单元完成任意 分数倍内插滤波。实现结构也稍有不同。如图6所示。一共包含L个子滤波器C i (z)，这些 子滤波器工作。

38、在输入的低速时钟域上，子滤波器的输出结果与uiv的乘加等计算均在输出 的高速时钟域上，分数倍延时时间间隔系数uiv和Buffer的读地址rd_addr的产生如图7 所示。这里I为插值倍数，D为抽取倍数，这两个参数都是Farrow滤波器单元需要配置的 速率变换倍数相关的，即Farrow滤波器单元速率变换倍数为I/D。 0110 对于一定倍数的插值运算，uk又可分别写为， 0111 0112 其中mod表示取余运算，l为输出信号的时刻。利用硬件计算上式是困难的，但若 将其扩大I倍可以得到， 说 明 书CN 102891662 A 10 8/9页 11 0113 0114 插值时需要实时计算的信号包。

39、括插值的时间常数uiv和Buffer的读控制信号rd_ flg。因为是插值计算，所以子滤波器的一个输出采样数据需要对应多个采样输出点，因为 I/D不是整数，所以子滤波器的输出和输出采样点个数的对应不是固定的。分数倍时间常数 uiv和Buff_clk的读控制信号计算流程如图7所示，图中的I为插值倍数，D为抽取倍数。 0115 由于ui值分别扩大了I倍，因此必须进行增益控制，这里的处理思想是将I分为 2的整数次幂和小数两部分，其中整数部分为， 0116 0117 错误！未找到引用源。中2NI为四舍五入的截位运算，小数部分增益将在子滤波 器系数量化中处理。 0118 插值滤波器系数量化公式为 011。

40、9 0120 M为Farrow滤波器单元的输出截位位宽，它是与系数量化位宽相关的一个整数， 它的计算方法如下： 0121 假设系数采用18bit的有符号数来表示，选择一个合适的M值使得系数的最大值 要小于131071且尽可能接近131071，可采用如下的计算流程： 0122 1.设M的初值等于18； 0123 2.根据公式计算定点系数c m (n)； 0124 3.比较系数最大值c max 与131071的大小； 0125 4.若大于，则c max c max 2，MM-1，并返回第3步，直到c max 131071为止；若 小于，则c max c max 2，MM+1，并返回第3步，直到c 。

41、max 131071为止； 0126 5.若c max 初始大于131071，则M就为最终的输出截位位宽；若c max 初始小于 131071，则MM-1就为最终的输出截位位宽； 0127 6.根据截位位宽M重新计算定点系数c m (n)。 0128 NI也是Farrow滤波器单元定点化计算相关参数。 0129 0130 子滤波器的参数可以根据系统性能要求进行设计，如插值Farrow滤波器单元中 子滤波器的个数可设计为5个(即L5)，子滤波器为9阶，10个系数。系数可配置。 0131 其中，对于插值Farrow滤波器单元和抽取Farrow滤波器单元而言， 0132 需要软件计算和配置的参数包括。

42、： 0133 各个子滤波器的定点系数； 0134 插值倍数I和抽取倍数D，计算udv/clr_flg和uiv/rd_flg 0135 控制信号需要； 0136 截位位宽NI，ND，NP和M。 0137 四：第二FIR滤波器单元 说 明 书CN 102891662 A 11 9/9页 12 0138 在本发明中，优选的该FIR滤波器单元的整数倍速率变换，这个整数可以简化为 实现2的指数次幂，如2倍，4倍，8倍等。2的指数次幂的速率变换可以采用半带滤波器级 联实现，可根据应用需要，设计需要级联的半带滤波器个数，如最大需要再实现4倍内插， 可以设计2级半带滤波器级联。FIR滤波器单元或半带滤波器的系。

43、数可以设计成可配置，由 软件配置满足性能需要的系数。 0139 本发明通用速率变换装置及方法将成为速率变换处理中一个重要的技术贡献。使 得中频处理等领域的混模信号处理变得简单可行，从而简化硬件设计，增强产品的通用性。 0140 当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变 形都应属于本发明的权利要求的保护范围。 说 明 书CN 102891662 A 12 1/3页 13 图1 图2 图3 说 明 书 附 图CN 102891662 A 13 2/3页 14 图4 图5 说 明 书 附 图CN 102891662 A 14 3/3页 15 图6 图7 说 明 书 附 图CN 102891662 A 15 。