【正文】 ()(?)c o s ()()(2)s i n ()(?)c o s ()()(2,2,1][21)()()(DninhDninhnhtDithtDiththDieHeHeHlplpilplpiDijlpDijlpji????????????????????＋＋＋－＋?? 先設(shè)計一低通濾波 器，如右圖所示： ?0 )( ?jlp eHD/?D/?－實際實信道化濾波器組設(shè)計 ? 在實際應(yīng)用以上濾波器組可以用更簡單的表示，構(gòu)成傳統(tǒng)的并行處理算法實現(xiàn)框圖。 D D D 復(fù)信道化濾波器組概念 ? 如果這 K個濾波器是把寬帶信號 S(n)均分成 K個子頻帶信號輸出，那么就把這種濾波器叫做信道化濾波器。 數(shù)字濾波器組與信道化基本概念 ? 數(shù)字濾波器組是指具有共同輸入，若干個輸出端的一組濾波器，如下圖所示。 ? 這種結(jié)構(gòu)的潛在問題是需要一個搜索或監(jiān)視接收機(jī)的專用設(shè)備對全頻段進(jìn)行搜索監(jiān)視，如果搜索速度不夠快，就會遺漏或丟失信號。 ? 在每個信道處理時通過先乘上載波搬移到零中頻，然后濾波進(jìn)行抽取得到各信道的數(shù)據(jù)流。 0f)12/(4 ?? nff os 傳統(tǒng)并行多通道軟件無線電接收機(jī) 數(shù)學(xué)模型 ? 傳統(tǒng)的并行多通道接收機(jī)數(shù)字模型是通過多個并聯(lián)的單通道接收機(jī)來實現(xiàn)的。其潛在問題是需要一個搜索或監(jiān)視接收機(jī)的專用設(shè)備對全頻段進(jìn)行搜索監(jiān)視，如果搜索速度不夠快，就會遺漏或丟失信號。 ()jLPHe ?PfAf 經(jīng)過分析可知，通過低通濾波后得到的基帶正交信號 I(n)、 Q(n)不再是帶寬為 的信號，而是帶寬為 的信號，而且 ，所以可以對 I(n)、 Q(n)進(jìn)行 D 倍抽取，抽取因子 D 由下式確定： 如下圖所示： ()jLPHe?()jLPHe?0co s( )n?0sin( )n?S (n) I (m) Q (m) D D 2SfAf2SAfDf?2/sA ff ?? 在上圖中，低通濾波器和后續(xù)的抽取器一起構(gòu)成了一個標(biāo)準(zhǔn)的抽取系統(tǒng)，該抽取系統(tǒng)可以通過多相濾波結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，以降低對濾波器吞吐率的要求。 ()DXf ()DXf0B0?1）數(shù)字混頻法的實現(xiàn)如圖所示： ()jLPHe?()jLPHe?0co s( )n?0sin( )n?S (n) I (n) Q(n) 圖中的低通濾波器 主要用來濾除 I(n)和Q(n)頻譜分量以外的不需要的信號。 ? 射頻信號經(jīng)過不同形式的 AD采樣數(shù)字化后，形成了統(tǒng)一的基帶數(shù)字譜 ，對 處理的目的就是如何從中提取出有效帶寬 內(nèi)信號載頻為 的信號 S(n)。 ,D A D AX X X X? ? ? ???,D A D AX X X X? ? ? ??? 軟件無線電接收機(jī)數(shù)學(xué)模型 軟件無線電接收機(jī)相對發(fā)射機(jī)而言結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，涉及內(nèi)容多，所以首先介紹兩種接收機(jī)數(shù)學(xué)模型。 /4SfB0 /2sff ()DXfDX? DX?圖 1 這時數(shù)字譜與模擬信號譜的對應(yīng)關(guān)系主要取決于前置跟蹤濾波器所處的位置，當(dāng)跟蹤濾波器（其中心頻率設(shè)為 fcent）位于偶數(shù)頻段，滿足： 00[ ( 2 1 ) ] [ ( 2 1 ) ]4 2 4 2SSc e n tf B f Bn f n? ? ? ? ? ?B0 f AX? AX?0fcentf centf跟蹤濾波器 ()AXf圖 2 射頻直接帶通采樣還存在“盲區(qū)”采樣頻帶。 ,D A D AX X X X? ? ? ???,D A D AX X X X? ? ? ???? 射頻直接帶通采樣技術(shù) 為消除因前置跟蹤濾波器和不理想而產(chǎn)生的采樣“盲區(qū)”，需要多個采樣頻率，其中包括一個主采樣頻率 fS和 M個“盲區(qū)”采樣頻率 fSm。 ? 寬帶中頻帶通采樣的數(shù)字譜： 由帶通采樣定理，采樣速率 與中頻 滿足條件： 其 AD采樣數(shù)字譜 如下圖 1所示，圖 2為中頻信號模擬頻譜 ： Sf 0f0 ( 2 1 ) 4Sffn??DXAX圖 1 /4SfB0 /2sff ()DXfDX? DX?圖 2 ()DXf0 /4Sff?B0 0 /4sff?f AX? AX?0f 當(dāng)上式中 n為偶數(shù)時，數(shù)字譜和模擬譜的對應(yīng)關(guān)系為 ；當(dāng) n為奇數(shù)時對應(yīng)關(guān)系 。 ? 本結(jié)構(gòu)的射頻前端比較復(fù)雜，它的功能是將射頻信號轉(zhuǎn)換為適合于 A/D采樣的寬帶中頻或把D/A輸出的寬帶中頻信號變換為射頻信號。 寬帶中頻帶通采樣軟件無線電結(jié)構(gòu) ? 組成結(jié)構(gòu)如圖所示： 分波段 濾波器 功 放 高 放 雙工 器 一本 振 一中 放 濾 波 A/D D/A DSP (軟 件 ) fs f0 /4s＝ (2n+1)f放 大 放 大 一本 振 二中 放 本結(jié)構(gòu)說明 ? 本結(jié)構(gòu)類似于超外差無線電臺，但常規(guī)電臺的中頻帶寬為窄帶結(jié)構(gòu)，而本結(jié)構(gòu)為寬帶中頻結(jié)構(gòu)。另外，本結(jié)構(gòu)需要多個采樣頻率，增加了系統(tǒng)實現(xiàn)復(fù)雜度。實現(xiàn)可行性較強(qiáng)。 ? 本結(jié)構(gòu)對 A/D器件的要求是 A/D需有足夠高的工作帶寬。 m a x2[]sfM I N Tf?2223Sm smffm???? 主采樣頻率 fs的確定主要取決于 A/D器件的性能；另外，還要考慮與后續(xù) DSP的處理速度相匹配。 ? 這種帶通采樣除了需要一個主采樣頻率 fs外，還需要 M個“盲區(qū)”采樣頻率 fsm(m= 0,1,2…M 1)， M值由下式確定： 式中， INT[x]表示取大于等于 x的最小整數(shù)。 例：短波 HF頻段低通采樣軟件無線電結(jié)構(gòu) ? 對于工作頻段處于 30MHz范圍的 HF就可能采用上述結(jié)構(gòu)，因為采樣頻率在100MHz左右精度為 14位的 AD已基本能滿足要求。 （ 2）前端超寬的接收模式會對整個結(jié)構(gòu)的動態(tài)范圍有很高的要求，工程實現(xiàn)極為困難。 ? 軟件無線電可分為三大組成部分： 射頻處 理前端 A/D D/A 數(shù)字處 理軟件 軟件無線電的三種結(jié)構(gòu)形式 ? 基于采樣方式的不同，軟件無線電的組成結(jié)構(gòu)可以分成以下 3種： 1）射頻全寬帶低通采樣軟件無線電結(jié)構(gòu) 2）射頻直接帶通采樣軟件無線電結(jié)構(gòu) 3）寬帶中頻帶通采樣軟件無線電結(jié)構(gòu) 射頻全帶寬低通采樣軟件無線電結(jié)構(gòu) ? 組成結(jié)構(gòu)如圖所示： 雙工器 超寬帶濾波器 超寬帶放大器 超高速超寬帶 A/D 分波段濾波器 超寬帶功率放大器 超高速超寬帶 D/A 超高 速 DSP 軟件 m in m a x~ffm ax2sff?這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點 ? 優(yōu)點：對射頻信號直接采樣，符合軟件無線電概念的定義。第 3章 軟件無線電數(shù)學(xué)模型 軟件無線電的基本結(jié)構(gòu) 常見的幾種軟件