Continuous-Time Digital Filters for Sample-Rate Conversion in Reconfigurable Radio Terminals

Abstract

Reconfigurable radio terminals must cope with a multitude of master clock rates of diverse mobile communications air interfaces. Digital sample rate conversion (SRC) is an elegant way to enable the processing of signals with sample rates incommensurate to the clock rate of a nonsynchronized analog-to-digital converter. SRC is a process of resampling and thus, requires anti-aliasing filtering. The well-known Farrow-structure provides a means of implementing digital SRC on a parameterizable hardware platform enabling the adaptation to different rate change factors. Still, the Farrow-structure can only implement filters with poor anti-aliasing characteristics. The transposed Farrow-structure introduced in this article overcomes these problems and thus, represents a perfect means for SRC in reconfigurable radio terminals. ÜbersichtRekonfigurierbare Funkendgeräte müssen in der Lage sein, Signale verschiedenster Mobilfunkstandards zu verarbeiten. Diese Signale basieren auf unterschiedlichen Systemtaktraten. Die digitale Abtastratenwandlung schafft auf elegante Art und Weise die Voraussetzung, Signale zu verarbeiten, deren zugrunde liegender Systemtakt nicht mit der Abtastrate des Analog-Digital-Wandlers im Funkendgerät synchronisiert ist. Da die Abtastratenwandlung ein Abtastprozeß ist, muß ein Anti-Aliasing Filter vorgesehen werden. Mit Hilfe der bekannten Farrow-Struktur kann die digitale Abtastratenwandlung auf einer parameterisierbaren Hardware-Plattform implementiert werden, die unabhängig vom Abtastratenwandlungsfaktor ist und somit beliebige Abtastratenverhältnisse realisieren kann. Der Nachteil dieser Struktur ist, daß auf ihr nur Filter mit sehr schlechten Anti-Aliasing Eigenschaften implementiert werden können. Im Gegensatz dazu können mit der in diesem Artikel vorgestellten Transponierten Farrow-Struktur Filter mit sehr guten Anti-Aliasing Eigenschaften realisiert werden. Somit ist die Transponierte Farrow-Struktur ausgezeichnet zur Abtastratenwandlung in rekonfigurierbaren Funkendgeräten geeignet.Für die Dokumentation Software Radio / Abtastratenwandlung / Interpolation / Anti-Aliasing / Polyphasen-Filter / Polynom-Filter Frequenz 55 (2001) 5-6

Design paradigm for standard agnostic channelization in flexible mobile radios

“…For integral decimation by k j int in the first stage, cascade integrator comb (CIC) filters are very efficient, as they do not need multipliers operating at the ADC sampling rate [13]. Fractional decimation can be performed by a transpose Farrow structure based on classical interpolating polynomials, like Lagrange or b-splines [14,15]. The advantage of both the structures is that they do not have an explicit standard specific band edge, and hence can be more readily reused across standards.…”

Performance comparison of quadrature amplitude modulation (QAM)-based single- and double-stage digital interpolators

“…The DUC general functions are to interpolate, filter, translate in frequency the baseband digital data and sum selected DUC channels for a real or complex output. The DUC output is sent to the peak power reduction function and/or the DAC (Bellanger, Daguet and Lepagnol 1974;Bellanger 1977;Hentschel and Fettweis 2000a). The DAC provides further interpolation,…”

Flexibility and Reusability in the Digital Front-End of Cognitive Radio Terminals

“…However, in a decimation filter chain, the problem is primarily one of decimation. The transpose Farrow structure, which can be obtained by a transposition of the classical Farrow structure, is useful for this purpose as it has zeros around the potential aliasing frequencies [26]. A Farrow structure is also flexible in supporting arbitrary fractional sample rates.…”