[发明专利]一种CIC抽取滤波器及其实现方法

说明书

一种CIC抽取滤波器及其实现方法，将数据信号依次输入到第一2倍抽取器和第一多相滤波器形成第一路信号，同时将数据信号依次输入到一个单位延迟单元、第二2倍抽取器和第二多相滤波器形成第二路信号，将所述第一路信号和第二路信号求和后，获得2倍抽取后的数据；将2倍抽取后的数据输入到L级积分器进行积分运算，对积分运算获得的数据进行R/2倍抽取，获得R倍抽取后的数据；将所述R倍抽取后的数据输入到L级梳状滤波器进行滤波处理后输出。本发明在保证功能的前提下，将L级积分器的工作频率降低一半，而且在最高频率下仅需实现一个单位延迟单元和两个2倍抽取器。不仅有效降低了动态功耗，而且大幅度缓解了L级积分器的实现难度。

技术领域

本发明涉及软件无线电数字前端中的多速率数字信号处理技术领域，并且特别地，涉及一种CIC抽取滤波器及其实现方法。

背景技术

软件无线电将传统的射频前端定义为模拟前端(AFE：Analog Front- End)和数字前端(DFE：Digital Front-End)，两者之间通过数模变换器 (ADC)连接，模拟前端将天线端接收到的信号，经过放大、变频和滤波处理后，转换为可以采样的信号输入到ADC中，而数字前端是指位于ADC和基带处理器之间的数字信号处理电路，它的主要功能之一就是采样速率转换，即将 ADC输出的高速率数字信号转换为基带所需的低速率数字信号。

CIC抽取滤波器由于在硬件实现上结构简单，无需乘法器，且具备良好的抗混叠特性，是作为ADC之后的第一级抽取滤波器的首选结构，如图1所示，先采用结构简单的CIC抽取滤波器将ADC的输出，即将采样频率为Fs的高速率数字信号抽取至较低的速率Fs/R，然后在较低的速率Fs/R上进行后续复杂滤波，从而达到降低功耗和实现难度的目的。

现有技术中常用的多级CIC抽取滤波器结构如图2所示，其中L代表CIC 滤波器的级数，R代表抽取器的抽取倍数。采样频率为Fs的输入数据首先经L 级积分器进行积分运算，然后通过R倍抽取，降为采样频率为Fs/R的低速率数据，再经过L级梳状滤波器进行差分运算并输出。可以看到抽取器之前的L 级积分器均工作于Fs的高频上，抽取器之后的L级梳状滤波器均工作于Fs/R 的较低频率上。为了保证信号的质量和动态范围，采样频率Fs通常都远大于基带接口所需的数据率，尤其是在宽带通信系统中(如LTE、WLAN)，输入数据的采样频率Fs可达到百兆赫兹级，那么在如此高的频率下实现上述L级积分器，首先在其上产生的动态功耗不可忽视，另外由于采样周期仅为ns级，该 L级积分器对应的数字时序逻辑电路的实现难度也将大大增加。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种能减小动态功耗和积分器实现难度的CIC抽取滤波器及其实现方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明提供一种CIC抽取滤波器的实现方法，通过以下步骤实现：

步骤S1、将数据信号依次输入到第一2倍抽取器和第一多相滤波器形成第一路信号，同时将数据信号依次输入到一个单位延迟单元、第二2倍抽取器和第二多相滤波器形成第二路信号，将所述第一路信号和第二路信号求和后，获得2倍抽取后的数据；

步骤S2、将2倍抽取后的数据输入到L级积分器进行积分运算，对积分运算获得的数据进行R/2倍抽取，获得R倍抽取后的数据；

步骤S3、将所述R倍抽取后的数据输入到L级梳状滤波器进行滤波处理后输出。

进一步的，所述的第一多相滤波器和第二多相滤波器在Z频域的传输函数H_PF1(Z)和H_PF2(Z)符合下列公式：

其中：h_2k和h_2n+1分别代表第一多相滤波器和第二多相滤波器在Z频域的传递函数的系数；