【正文】 頻，再通過低通濾波器（帶寬是信道帶寬），這種實 現(xiàn)方法叫做頻率信道化的低通實現(xiàn)。 1， ,2， … .) 式（ ） 此時，為了使 hLP(k)和窗函數(shù)的取值范圍（ 0， N1）相一致，那么我們可以先把hLP(k)移動到 2N 處 （在頻域上只是增加一個固定相移） hLP(k)=? ?DND)2/k(N/2ksin????????? 式（ ） 最后，再和 w（ k）相乘就可以得到實際的濾波器系數(shù) h（ k）： h（ k） = hLP(kN/2)*w（ k） （ 0≤ k≤ N1） 式（ ） 18 此外，數(shù)字濾波器的階數(shù) N，和濾波器的歸一化過渡帶寬度成反比，過渡帶越窄，濾波器的階數(shù)也就會越大，從而實現(xiàn)起來難度會越大，在實際應用需要權(quán)衡兩者的關(guān)系，這樣決定了用窗函數(shù)設計的數(shù)字濾波器的特性無法達到最佳狀態(tài)。 采用窗函數(shù)去設計 FIR 濾波器的優(yōu)點是簡單，容易理解，根據(jù)窗函數(shù)的表達式，能夠容易求出窗函數(shù)的的 N 個 w（ k）（ k=0,1,2? N1） ,然后用這些數(shù)據(jù)和理想的沖激函數(shù)相乘就可以得到實際的濾波器的沖激函數(shù) h（ k）。 設計 FIR 濾波器的方法之一是用一個窗函數(shù) w（ k）去截取理想濾波器的沖 17 激函數(shù) hLP（ k），這樣就可以得到一個可用的 FIR 濾波器的沖激函數(shù) h（ k）： h(k)= hLP * w(k) 式（ ） 實際運用中，窗函數(shù) w（ k）有各種形式，例如漢寧窗、矩形窗、凱撒（ Kaiser）窗，還有這次實驗應用的布 哈窗（布萊克曼 哈里斯窗， BlackmanHarris）。 FIR 濾波器能夠在保證幅度特性滿足技術(shù)要求的同時，很容易做到嚴格的線性相位特性。 IIR 濾波器的反饋，一般是 模仿模擬濾波器的響應， 他們的脈沖是遞歸型，這比 FIR 濾波器更少的計算，但是 IIR 濾波器穩(wěn)定性比較差。 圖 重采樣 、 FIR 濾波器 的概念與結(jié)構(gòu) 根據(jù)濾波器的基本結(jié)構(gòu)特點，可以將數(shù)字濾波器分為有限長脈沖響應（ FIR）濾波器和無限長脈沖響應（ IIR）濾波器。 假設重采樣因子 進行重采樣，那么內(nèi)插因子為 5，而抽取因子為 2 就能夠產(chǎn)生輸出對輸入采樣率： 5/2= 的采樣率。次序的交換是十分有意義的，如果內(nèi)插器和抽取器能夠交換，將抽取器移到濾波器 的輸入端，這樣使整個濾波器能夠用二者中較低的處理速率來進行工作。 Noble 等式是多相濾波器設計過程中內(nèi)插器和抽取器 次序交換 的理論依據(jù)，通過適當?shù)恼{(diào)整，能夠使濾波器得到簡化。事實上，我們將重采樣器與濾波器相結(jié)合，利用特性用輸出采樣率上的一個單位延遲來取代輸入采樣率上 D個 單位延時。此時，采用的濾波器為帶通濾波器，取出信號的高頻成分。但是為了避免我們丟棄的樣本中有我們要研究的樣本，因此實際應用時我們需要在抽取器前面 增加濾波器 h（ n），可以使用低通數(shù)學濾波器也可以是帶通數(shù)學濾波器，這可以將信號帶寬限制到我們要研究的范圍之內(nèi)。 圖 用 f Hz采樣率對原始信號采樣 [3] 圖 用 1/4 f Hz采樣率得到新的信號 [3] 這一過程實現(xiàn)將采樣率降低到原來的頻率的 1/4，也就是除去每 4 個原始信號中的 3 個，只保留 1 個。 較為復雜的是將減采樣和增采樣應用在同一個信號處理過程，此時，獲得的采樣率的改變率為 P/Q，更為復雜的技術(shù)可以用來實現(xiàn)緩慢時變或者是任意比值的采樣率變化。其中簡單的是實現(xiàn)整數(shù)倍的增采樣（ 1： P）濾波器，也就采用內(nèi)插， 12 同時也稱為向上采樣。 現(xiàn)實中軟件無線電 只有在寬的頻段下才具有較廣泛的適應性，這樣決定了軟件無線電臺無法采用 Nyquist 采樣技術(shù)采 樣，而需要采用帶通采樣。這決定了帶通采樣定理的使用前提，只能夠在其中一個頻率上存在信號，不允許其他頻帶上同時也存在信號，否則會引發(fā)混疊現(xiàn)象。 如圖所示 圖 原始信號 [2] 11 圖 無混疊 [2] Nyquist 采樣理論只是討論了頻譜在（ 0， fH）上的信號采樣問題，但當信號頻率分布 帶寬為 B 的 有限的頻帶（ fL , fH）上，又該如何對待呢？ 這就提出了帶通采樣定理：頻率帶限信號 x（ t）， 帶寬為 B,頻帶限制在（ fL ， fH ）內(nèi)，那么采樣速率 fs 滿足 fH=2 1k2 f4k2 ff o??? LH 式 （ ） 式中， f0 為中心頻率， k 滿足 fs ≥ 2（ fH — fL）最大正整數(shù)（ 0,2,3? ），這樣 fS 進行等間隔采樣所得的信號采樣值 x（ nT ）能準確地確定原信號 x（ t）。 采樣速率是將模擬信號準確不失真地轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的重要指標。 圖 GRC界面 圖 在 GRC中運行一個流圖 10 三 、多相濾波器 理論 原理及其應用 、多相濾波器的理論知識 、 采樣定律 通過對軟件無線電的學習，我們知道其核心思想是對天線感應的射頻模擬信號進行數(shù)字化，使其轉(zhuǎn)換成適合計算機處理的數(shù)據(jù)流，從而能夠通過算法來完成各種功能。 （ 6） 我們還可以在“ /usr/local/bin”下面找到 grc，類似 Matlab 的Simulink，在終端運行 grc“ $./grc” ，就會彈出下圖窗口?！?$./” 。 （ 5 ） 測試 GNU Radio 安 裝 是 否 有 問 題 ， 我 們 可 以 采 用“ /” 下的一個例子，例如。 安裝完成后，源代碼便會位于硬盤上某處，這樣方便日后的修改。 （ 3）接著輸入“ $ sudo make install”接著輸入“ sudo gedit /etc /profile ”， 然 后 加 上 回 車 鍵。amp。amp。 安裝步驟 ： （ 1）安裝 ，運行“ language support”選擇“ Chinese”注意不要對系統(tǒng)進行任何升級。 、 GNU Radio 的安裝 一般 GNU Radio的安裝有兩個途徑包括手動自源代碼安裝或者是預購的二進制包。編輯源列表，將原來的內(nèi)容刪除，添加你需要用到的源，復制到列表中，保存列表。 下載鏈接： 重啟電腦 ，屏幕就會有 window XP 和 Ubuntu，這樣我們就可以根據(jù)自己的需求進入想要的系統(tǒng)。 USRP 平 臺的出現(xiàn)，讓工程師能夠花費少量的精力去為用戶創(chuàng)造大量的代碼庫，并為軟硬件提供了很多實際運用 ，成為了軟件無線電開發(fā)的理想平臺。 GNU Radio 的硬件平臺 — USRP（通用軟件無線電外設） 實際上， USRP 是充當了無線通信系統(tǒng)的中頻和數(shù)字基帶部分，讓普通的計算機能夠像高帶寬的軟件無線電設備那樣工作。同時，在 GNU Radio 進行擴展也比較容易，如果發(fā)現(xiàn)缺少一個特定的block，可以快速編寫創(chuàng)建，然后添加它。而所有的信源，信宿和模塊都由 C++來編寫。 、 GNURadio 的介紹 GNU Radio 的編程是 Python 腳本語言和 C++兩者的混合，其中， Python 用于實現(xiàn)高級組織、圖形界面和一些對運算性能要求不高的功能 ， C++因執(zhí)行效率高，可用于信息處理模塊的編 寫，例如信道編譯碼模塊， FFT 變換，調(diào)制器，時頻同步等等模塊，這些被稱為 block。 處理流程圖： 圖 軟件無線電處理流程圖 [1] 對于分析軟件無線電處理流程，我們還應理解以下特點： 6 ? 數(shù)字化和編程化，在整個過程中，除了少部分以模擬方式實現(xiàn)，例如低噪聲放大，放大功率，濾波，其余部分都是在模數(shù)轉(zhuǎn)換后再由代碼編程計算處理實現(xiàn)的， 例如差錯編碼、調(diào)制解調(diào)、信道均衡等。類似的，在發(fā)射通道，數(shù)字信號由代碼處理計算生成，再由 DAC 將其轉(zhuǎn)為模擬信號，最后再從 RF 前端發(fā)射出去。 軟件無線電系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)比較簡單，通過 處理流程圖來了解其各個硬件。主要內(nèi)容包括了： ? 學習和 掌握軟件無線電的概念、工作原理和 發(fā)展狀況； ? 學習和掌握 GNU Radio 的安裝和使用方法； ? 學習和掌握多相濾波器的相關(guān)理論知識和設計方法； ? 用 GNU Radio 軟件為基礎，設計多相濾波器，同時提出基本實現(xiàn) 方案。尤其是國防系統(tǒng)， USRP 系列產(chǎn)品能夠以低預算，快速成型和部署先進等優(yōu)點已經(jīng)被發(fā)達國家的軍事和情報服務機構(gòu)廣泛應用。雖然 GNU Radio的主要功能不是用來模擬仿真的，但是在沒 有硬件情況下，使用預先生成的數(shù)據(jù)來進行信號處理研究。它提供了信號處理和運行模塊來支持軟件無線電，并使用微處理器和低成本的 RF(外部射頻 )去實現(xiàn)軟件定義無線電，它廣泛應用于無線通信領(lǐng)域的研究?，F(xiàn)在，人們對軟件無線電的研究日趨成熟 ，已經(jīng)開始將其應用到我們生活的各個方面。 各國都爭先恐后進行相關(guān)方面的研究， 4 尤其美國，美國軍方已經(jīng)制定了具體的發(fā)展規(guī)劃。而且軟件無線電是用 DSP 器件來替代數(shù)字電路，這樣，系統(tǒng)的功能實現(xiàn)和硬件結(jié)構(gòu)相對獨立，整個系統(tǒng) 就能基于一個通用、開放的硬件平臺，利用各種軟件技術(shù)實現(xiàn)各種不同的通信功能，并通過軟件編程來實現(xiàn)對工作頻率、