CN109600148A - 多模扫频仪及扫频控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种多模扫频仪及扫频控制方法，多模扫频仪使用一个单通道模数转换模块和一个选路开关实现射频电路和数字滤波器的连接，数字滤波器中不同的网络模式共用部分信号处理模块，使得数字滤波器代码占用可编程逻辑器件耗费量减少，可以选用资源量较少的可编程逻辑器件，进而降低功耗。而且，单通道模数转换模块的体积小于双通道模数转换模块的体积，使得扫频仪选用的元器件数量和体积变小，功耗也就小了，解决了现有技术中多模扫频仪功耗大，成本高，体积大的问题。

Description

多模扫频仪及扫频控制方法

技术领域

本申请涉及通信技术领域，更具体地说，涉及一种多模扫频仪及扫频控制方法。

背景技术

在移动通信网络中，为了检测基站信号覆盖情况，通常会通过扫频仪对无线信号进行扫描。而由于当前的网络环境的多样性，同一个区域可能存在不同的网络模式，例如，基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things，NB-IOT)、全球移动通信系统(Global System For Mobile Communications，GSM)、时分同步码分多址(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，TD-SCDMA)、分时长期演进(TimeDivision Long Term Evolution，TD-LTE)等，因此，扫频仪需要扫描各个网络模式下的无线信号覆盖情况。为此，中国移动和工信部电信研究院提出了多模扫频仪以便对多个网络模式的无线信号分别进行扫描。

在不同网络模式下，扫频仪对信号的处理方式是不同的，基于此，目前的多模扫频仪是这样设计的：每个网络模式对应一个独立的信号处理通道，即有多少种网络模式，就有几个信号处理通道，其中，每个信号处理通道中均包括与对应的网络模式相适应的射频电路、模数转换模块、数字滤波器、时钟源、控制模块等。

发明人研究发现，目前的扫描仪的这种多通道并行测试的设计方式，需要使用的元器件数量较多，使得扫描仪的功耗大，成本高，体积大。

发明内容

本申请的目的是提供一种多模扫频仪及扫描控制方法，以至少部分的克服现有技术中存在的技术问题。

为实现上述目的，本申请提供了如下技术方案：

一种多模扫频仪，包括：

多个射频电路，不同的射频电路对应不同的网络模式；

与所述多个射频电路连接的选路开关；

与所述选路开关连接的单通道模数转换模块；

与所述单通道模数转换模块连接的时钟源和数字滤波器；

与所述选路开关和所述数字滤波器连接的配置模块，用于接收用户输入的第一网络模式，控制所述数字滤波器激活与所述第一网络模式对应的多个信号处理模块，并根据所述第一网络模式对所述选路开关进行控制，使得所述单通道模数转换模块与所述第一网络模式对应的射频电路建立信号连接；

其中，所述多个信号处理模块中的至少部分信号处理模块能够被不同网络模式所复用。

上述多模扫频仪，优选的，所述数字滤波器由现场可编程门阵列FPGA实现。

上述多模扫频仪，优选的，所述配置模块控制所述数字滤波器激活与所述第一网络模式对应的多个信号处理模块，包括：

控制所述数字滤波器选择与所述第一网络模式对应的所述多个信号处理模块，以及各个信号处理模块的配置参数；

将所述多个信号处理模块按照预置顺序连接，并按照第一信号处理模块的配置参数对所述第一信号处理模块进行配置。

上述多模扫频仪，优选的，所述时钟源所提供的时钟为：所述多个射频电路对应的网络模式中的多数网络模式所需要的时钟。

上述多模扫频仪，优选的，所述多个射频电路集成在一个射频板上。

一种扫频控制方法，应用于扫频仪，所述扫频仪包括：多个射频电路，不同的射频电路对应不同的网络模式；与所述多个射频电路连接的选路开关；与所述选路开关连接的单通道模数转换模块；与所述单通道模数转换模块连接的时钟源和数字滤波器；所述方法包括：

接收用户输入的第一网络模式；

控制所述数字滤波器激活与所述第一网络模式对应的多个信号处理模块，并根据所述第一网络模式对所述选路开关进行控制，使得所述单通道模数转换模块与所述第一网络模式对应的射频电路建立信号连接；其中，所述多个信号处理模块中的至少部分信号处理模块能够被不同网络模式所复用。

上述方法，优选的，所述控制所述数字滤波器激活与所述第一网络模式对应的多个信号处理模块，包括：

控制所述数字滤波器选择与所述第一网络模式对应的所述多个信号处理模块，以及各个信号处理模块的配置参数；

将所述多个信号处理模块按照预置顺序连接，并按照第一信号处理模块的配置参数对所述第一信号处理模块进行配置。

通过以上方案可知，本申请提供的一种多模扫频仪及扫频控制方法，多模扫频仪使用一个单通道模数转换模块和一个选路开关实现射频电路和数字滤波器的连接，数字滤波器中不同的网络模式共用部分信号处理模块，使得数字滤波器代码占用可编程逻辑器件耗费量减少，可以选用资源量较少的可编程逻辑器件，进而降低功耗。而且，单通道模数转换模块的体积小于双通道模数转换模块的体积，使得扫频仪选用的元器件数量和体积变小，功耗也就小了，综上，本申请提供的多模扫频仪及扫频控制方法，结合数字滤波器内部配置的改进和多模扫频仪结构的改进，解决了现有技术中多模扫频仪功耗大，成本高，体积大的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的多模扫频仪的一种结构示意图；

图2为本申请实施例提供的扫频控制方法的一种实现流程图；

图3为本申请实施例提供的多模扫频仪的另一种结构示意图。

说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的部分，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示的以外的顺序实施。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的多模扫频仪的一种结构示意图，可以包括：

多个射频电路11，选路开关12，单通道模数转换模块13，时钟源14，数字滤波器15和配置模块16；其中，

射频电路11用于接收射频信号，不同的射频电路11对应不同的网络模式。对应于第一网络模式的射频电路11用于按照第一网络模式对应的处理方式对接收到的射频信号进行处理。第一网络模式是已知的多个网络模式(如，NB-IOT、GSM、TD-SCDMA、TD-LTE等)中的任意一网络模式。

选路开关12分别与上述多个射频电路11和上述单通道模数转换模块13连接，可以建立不同的射频电路11与单通道模数转换模块13之间的信号连接。该选路开关12可以为单刀多掷开关，或者，可以是能够实现选路功能的电路。

时钟源14为单通道模数转换模块13通过模数转换所需的外部时钟。该时钟源14所提供的时钟可以为：上述多个射频电路11对应的网络模式中的多数网络模式所需要的时钟。也就是说，本申请中，统一了多个网络模式下的时钟源，与现有技术中，时钟源需要与数字滤波器匹配相比较，简化了时钟部分的电路。

数字滤波器15用于对单通道模数转换模块13输出的数字信号进行滤波。本申请实施例中，数字滤波器15内设置了若干信号处理模块，每个信号处理模块都由若干指令集构成。该若干个信号处理模块中的部分模块能够被不同的网络模式所复用，即同一个信号处理模块可以在两个或更多个网络模式下被使用。

配置模块16与选路开关12和数字滤波器15连接，能够与用户进行交互，具体可以用于：

接收用户输入的第一网络模式，控制数字滤波器15激活与第一网络模式对应的多个信号处理模块，并根据第一网络模式对选路开关12进行控制，使得单通道模数转换模块13与第一网络模式对应的射频电路11建立信号连接；其中，上述多个信号处理模块中的至少部分信号处理模块能够被不同网络模式所复用。

本申请实施例中，由用户指定网络模式，在用户指定网络模式后，通过对选路开关12进行控制，使得用户所指定网络模式对应的射频电路与单通道模数转换模块13建立电连接。除了对选路开关12进行控制外，还控制数字滤波器15激活与用户指定的网络模式对应的多个信号处理模块，以便按照用户指定的网络模式对应的滤波流程对单通道模数转换模块13输出的数字信号进行滤波处理。

本申请提供的多模扫频仪，使用一个单通道模数转换模块和一个选路开关实现射频电路和数字滤波器的连接，数字滤波器中不同的网络模式共用部分信号处理模块，使得滤波器代码占用可编程逻辑器件耗费量减少，可以选用资源量较少的可编程逻辑器件，进而降低功耗。而且，单通道模数转换模块的体积小于双通道模数转换模块的体积，使得扫频仪选用的元器件数量和体积变小，功耗也就小了，综上，本申请提供的多模扫频仪，结合数字滤波器内部配置的改进和多模扫频仪结构的改进，解决了现有技术中多模扫频仪功耗大，成本高，体积大的问题。

另外，本申请中，通过一个配置模块实现了对多个网络模式的扫频控制，简化了控制方式，与不同的网络模式使用不同的控制模块相比，减少了控制模块的数量，进一步降低多模扫频仪的功耗、成本和体积。

通常的扫频仪中，每个射频电路使用一个射频板，这样多个射频板会占用较大的空间。在本申请的一可选的实施例中，为了进一步缩小多模扫频仪的体积，上述多个射频电路可以集成在一个射频板上。

由于射频板上需要预留一定的空间用于射频板的固定，因此，和使用多个射频板相比，使用一个射频板的话，可以节省固定射频板所需的空间。

在一可选的实施例中，上述配置模块16控制数字滤波器15激活与第一网络模式对应的多个信号处理模块的一种实现方式可以为：

控制数字滤波器选择与第一网络模式对应的多个信号处理模块，以及各个信号处理模块的配置参数。

将多个信号处理模块按照预置顺序连接，并按照第一信号处理模块的配置参数对第一信号处理模块进行配置，从而激活与第一网络模式对应的多个信号处理模块。

本申请实施例中，每个网络模式对应哪些信号处理模块，以及各网络模式下，信号处理模块的连接关系，以及配置参数都是预先设置好的，当用户选择第一网络模式后，直接按照上述预置信息选择相应的信号处理模块，将选择的信号处理模块按照预置顺序连接，并配置相应的配置参数。

将多个信号处理模块按照预置顺序连接后，该多个信号处理模块构成的整体的输入端和输出端也就确定了，也就是说，该多个信号处理模块构成的整体的输入端和输出端也是预先设定好的。

在一可选的实施例中，数字滤波器15可以由现场可编程门阵列FPGA实现。

基于上述多模扫频仪，本申请还提供一种扫频控制方法，该方法主要应用于上述配置模块。本申请提供的扫频控制方法的一种实现流程图如图2所示，可以包括：

步骤S21：接收用户输入的第一网络模式。

该第一网络模式由用户根据实际需要确定。

步骤S22：控制数字滤波器激活与第一网络模式对应的多个信号处理模块，并根据第一网络模式对选路开关进行控制，使得单通道模数转换模块与第一网络模式对应的射频电路建立信号连接；其中，多个信号处理模块中的至少部分信号处理模块能够被不同网络模式所复用。

本申请提供的扫频控制方法，当需要进行扫频时，只需要用户选择网络模式，就可以自动激活与用户选择的网络模式对应的信号处理模块，以便按照用户指定的网络模式对应的滤波流程对单通道模数转换模块输出的数字信号进行滤波处理。综上，本申请提供的扫频控制方法，结合数字滤波器内部配置的改进和多模扫频仪结构的改进，解决了现有技术中多模扫频仪功耗大，成本高，体积大的问题。

在一可选的实施例中，上述控制数字滤波器激活与第一网络模式对应的多个信号处理模块的一种实现方式可以为：

控制数字滤波器选择与第一网络模式对应的多个信号处理模块，以及各个信号处理模块的配置参数；

将多个信号处理模块按照预置顺序连接，并按照第一信号处理模块的配置参数对第一信号处理模块进行配置。

下面具体应用场景对本申请方案进行举例说明。

如图3所示，为本申请实施例提供的多模扫频仪的另一种结构示意图。本示例中，假设有4种网络模式，分别为：NB-IOT、GSM、TD-SCDMA、TD-LTE。其中，NB-IOT对应第一射频电路31，GSM对应第二射频电路32，TD-SCDMA对应第三射频电路33，TD-LTE对应第四射频电路34。

上述四个射频电路均通过一选路开关35与一单通道A/D转换器36连接，通过对选路开关35进行控制，可以将上述射频电路中的任意一个射频电路与单通道A/D转换器36建立电连接。

上述4中网络模式中，TD-LTE和TD-SCDMA的采样时钟均为122.88MHz，本示例中，单通道A/D转换器36的外部时钟源37所提供的时钟为122.88MHz，即采样时钟为122.88MHz。单通道A/D转换器36输出的61.44MHz的中频信号，该中频信号的中心频点为17.12MHz。

与A/D转换器连接的还有FPGA滤波器38，该FPGA滤波器38中，配置有如下信号处理模块：一个数字下变频模块，三个一级抽取滤波FIR(Finite Impulse Response有限长单位冲击响应滤波器)，一个积分-梳状级联滤波器CIC，以及一个混频器MIXER

与FPGA滤波器38和选路开关35连接的模式配置模块39。

用户通过模式配置模块39可以选择上述四种网络模式中的任意一种网络模块，那么：

若用户选择TD-LTE模式，则通过选路开关35，将第四射频模块34和单通道A/D转换器36电连接，在FPGA内部，选择数字下变频模块381，FIR滤波器382，CIC滤波器384和FIR滤波器386，并配置与TD-LTE模式对应的参数；相应的滤波过程为：NCO产生17.12MHz的cos与sin信号与AD采样后的信号(即61.44MHz的信号)相乘，完成数字下变频，得到61.44MHz的基带信号。61.44MHz的基带信号经FIR滤波器382完成2倍抽取滤波后输出30.72MHz的采样数据。30.72MHz的采样数据再经过CIC滤波器384完成8倍抽取滤波变换为3.84M的信号，之后再经FIR滤波器386完成2倍抽取滤波变为1.92M采样率的基带数据输出，以便于进行后续信号处理(如，经SRIO口传输给DSP做后续处理，该后续信号处理过程不属于本申请公开的重点，这里不再详述)。

若用户选择NB-IOT模式，则通过选路开关35，将第一射频模块31和单通道A/D转换器36电连接，在FPGA内部，选择数字下变频模块381，FIR滤波器382，CIC滤波器384、FIR滤波器385和FIR滤波器386，并配置与NB-IOT模式对应的参数；相应的滤波过程为：NCO产生的17.12MHz的cos与sin信号与AD采样后的信号(即61.44MHz的信号)相乘，完成数字下变频，得到61.44MHz的基带信号，将61.44MHz的基带信号经FIR滤波器382完成2倍抽取滤波，从而得到30.72MHz的采样数据，30.72MHz采样数据传递给CIC滤波器384完成8倍抽取滤波，经过CIC滤波器8倍抽取后的数据速率为3.84MHz，将该数据发送给FIR滤波器385进行杂散噪声滤波处理，输出同样是3.84MHz采样率的数据，将3.84MHz采样的信号发送给FIR滤波器386做2倍抽取滤波操作，得到最终1.92MHz采样数据的基带数据并输出，以便进行后续信号处理(如，经SRIO口传输给DSP做后续处理，该后续信号处理过程不属于本申请公开的重点，这里不再详述)。

若用户选择TD-SCDMA模式，则通过选路开关35，将第三射频电路33和单通道A/D转换器36电连接，在FPGA内部，选择数字下变频模块381，FIR滤波器382，CIC滤波器384和FIR滤波器385，并配置与TD-SCDMA模式对应的参数；相应的滤波过程为：NCO产生的17.12MHz的cos与sin信号与AD采样后的信号(即61.44MHz的信号)相乘，完成数字下变频，得到61.44MHz的基带信号，将61.44MHz的基带信号经FIR滤波器382完成2倍抽取滤波，从而得到30.72MHz的采样数据，30.72MHz采样数据传递给CIC滤波器384完成6倍抽取滤波，经过CIC滤波器6倍抽取后的数据速率为5.12MHz，将该数据发送给FIR滤波器385进行杂散噪声滤波处理，输出同样是5.12MHz采样率的数据，以便进行后续信号处理(如，经SRIO口传输给DSP做后续处理，该后续信号处理过程不属于本申请公开的重点，这里不再详述)。

若用户选择GSM模式，则通过选路开关35，将第二射频电路32和单通道A/D转换器36电连接，在FPGA内部，选择数字下变频模块381，FIR滤波器382，混频器MIXER383，CIC滤波器384和FIR滤波器386，并配置与GSM模式对应的参数；GSM模式下，第二射频电路32具有多个射频信号采集通道，本示例中，各个通道采集的射频信号以串行方式依次输入到A/D转换器36，相应的滤波过程为：NCO产生的17.12MHz的cos与sin信号与AD采样后的信号(即61.44MHz的信号)相乘，完成数字下变频，得到61.44MHz的基带信号，将61.44MHz的基带信号经FIR滤波器382完成2倍抽取滤波，从而得到30.72MHz的采样数据，将30.72MHz的采样数据通过MIXER383混频，将9通道的信号分别变换到基带，每一路的采样速率为3.41MHz，再经过CIC滤波器384完成6倍抽取滤波变换为9路0.568MHz采样数据，再经过FIR滤波器386进行2倍抽取滤波后得到每个通道284KHz采样率的数据并输出，以便后续信号处理(如，经SRIO口传输给DSP做后续处理，该后续信号处理过程不属于本申请公开的重点，这里不再详述)，9个通道的总采样率为：284(KHz)*9＝2.556MHz。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种多模扫频仪，其特征在于，包括：

多个射频电路，不同的射频电路对应不同的网络模式；

与所述多个射频电路连接的选路开关；

与所述选路开关连接的单通道模数转换模块；

与所述单通道模数转换模块连接的时钟源和数字滤波器；

与所述选路开关和所述数字滤波器连接的配置模块，用于接收用户输入的第一网络模式，控制所述数字滤波器激活与所述第一网络模式对应的多个信号处理模块，并根据所述第一网络模式对所述选路开关进行控制，使得所述单通道模数转换模块与所述第一网络模式对应的射频电路建立信号连接；

其中，所述多个信号处理模块中的至少部分信号处理模块能够被不同网络模式所复用。

2.根据权利要求1所述的多模扫频仪，其特征在于，所述数字滤波器由现场可编程门阵列FPGA实现。

3.根据权利要求1所述的多模扫频仪，其特征在于，所述配置模块控制所述数字滤波器激活与所述第一网络模式对应的多个信号处理模块，包括：

控制所述数字滤波器选择与所述第一网络模式对应的所述多个信号处理模块，以及各个信号处理模块的配置参数；

将所述多个信号处理模块按照预置顺序连接，并按照第一信号处理模块的配置参数对所述第一信号处理模块进行配置。

4.根据权利要求1所述的多模扫频仪，其特征在于，所述时钟源所提供的时钟为：所述多个射频电路对应的网络模式中的多数网络模式所需要的时钟。

5.根据权利要求1所述的多模扫频仪，其特征在于，所述多个射频电路集成在一个射频板上。

6.一种扫频控制方法，应用于扫频仪，其特征在于，所述扫频仪包括：多个射频电路，不同的射频电路对应不同的网络模式；与所述多个射频电路连接的选路开关；与所述选路开关连接的单通道模数转换模块；与所述单通道模数转换模块连接的时钟源和数字滤波器；所述方法包括：

接收用户输入的第一网络模式；

控制所述数字滤波器激活与所述第一网络模式对应的多个信号处理模块，并根据所述第一网络模式对所述选路开关进行控制，使得所述单通道模数转换模块与所述第一网络模式对应的射频电路建立信号连接；其中，所述多个信号处理模块中的至少部分信号处理模块能够被不同网络模式所复用。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制所述数字滤波器激活与所述第一网络模式对应的多个信号处理模块，包括：

控制所述数字滤波器选择与所述第一网络模式对应的所述多个信号处理模块，以及各个信号处理模块的配置参数；

将所述多个信号处理模块按照预置顺序连接，并按照第一信号处理模块的配置参数对所述第一信号处理模块进行配置。