軟件無線電中數(shù)字下變頻技術(shù)的研究與實現(xiàn)

陳潔

中完成的一種數(shù)字信號處理平臺建設(shè)，并在此基礎(chǔ)上通過軟件完成不同應(yīng)用功能，這也是當(dāng)前階段應(yīng)用在移動通信行業(yè)當(dāng)中的重要技術(shù)內(nèi)容。本文針對軟件無線電中數(shù)字下變頻技術(shù)開展相關(guān)研究。

關(guān)鍵詞：軟件無線電；數(shù)字下變頻；內(nèi)插

軟件無線電產(chǎn)生的主要是對模數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在盡可能靠近射頻段的情況，使用寬帶天線或者可能是多頻段天線設(shè)備，完成對整個RF段的數(shù)字處理。數(shù)字化完成之后，相關(guān)信號處理則可以使用CPU或者是DSP處理器完成。結(jié)合不同的軟件計算方法，軟件無線電能夠完成基于實時條件的通信任務(wù)，并能夠為實際通信業(yè)務(wù)提供更多更加豐富的業(yè)務(wù)種類，因此從靈活性以及適應(yīng)性角度分析具有重要意義。

1 信號采樣

軟件無線電在進(jìn)行轉(zhuǎn)換的過程中需要盡可能保證靠近天線端位置，并在此基礎(chǔ)上對RF信號完成數(shù)字化技術(shù)處理。結(jié)合軟件方式完成對通信功能的使用。為此，軟件無線電當(dāng)中最為主要的任務(wù)主要是能夠在連續(xù)時間信號或者是中頻信號完成技術(shù)采樣，主要方式有如下幾種。

（1）Nyquist采樣

定理：可以通過設(shè)置頻帶（0，fH），且知道其帶限信號可以表示為x（t），這個過程中，通過≥fs=2fH的速率完成間隔采樣，能夠得到時間離散信號結(jié)果，這個過程中原信號則能夠被直接確定下來。

這個定理主要是指在不小于信號最高頻率的2倍基礎(chǔ)上則可以進(jìn)行帶限采樣，這個過程中形成的離散采樣取值也能夠十分準(zhǔn)確，并有效確定原信號。在理想情況下，A/D完成信號轉(zhuǎn)換之前，抗混疊濾波器可以對自身需要的全部頻率完成通過，這其中超過了fmax頻率則需要施加無窮衰減，這樣可以有效避免發(fā)生混疊情況出現(xiàn)。盡管如此，但是因為實際濾波器并不能夠真正完全實現(xiàn)這項特征。

（2）帶通采樣

上述采樣定理通常情況下只能對頻譜分布采樣問題進(jìn)行闡釋，結(jié)合Nyquist采樣定理，可以通過fs≥2fH的實際采樣率進(jìn)行采樣。

采用帶通采樣方式進(jìn)行采樣也同樣能夠解決上述中這個問題。帶通采樣定理主要可以表示為：設(shè)置帶頻（fL，fH），則帶限信號可以表示為x（t），這個過程中則采樣率fS可以滿足公式fs=

帶通理論的應(yīng)當(dāng)需要一個前提，如果在一個頻帶當(dāng)中有信號則不能夠在其他的頻帶當(dāng)中具有相同的信號。

（3）欠采樣

通常情況下，采樣速率在信號最高頻以下2倍的時候為欠采樣。通過進(jìn)行欠采樣往往有可能降低A/D的采樣實際發(fā)生頻率，通過結(jié)合ADC器件以及抽取率等的要求能夠大幅度降低。除此之外，欠采樣結(jié)合有針對性的選擇頻率以及IF頻率部分，也能夠有效避免造成帶外諧波等干擾。欠采樣同樣還具有一種類似于變頻器方面的作用。通常情況下能對信號完成欠采樣。

2 數(shù)字下變頻實現(xiàn)設(shè)計內(nèi)容綜合分析

（一）數(shù)字混頻正交變換實現(xiàn)

基于對上述中幾種類型的信號采樣進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，因為兩個正交本振序列在產(chǎn)生與相乘的過程中都能夠通過數(shù)學(xué)運(yùn)算方式進(jìn)行，為此，則能夠?qū)\(yùn)算精度加以保障，則可以完成對正交性的要求。

（二）數(shù)字下變頻關(guān)鍵技術(shù)分析

數(shù)字下變頻主要實現(xiàn)能力是數(shù)字下變頻，濾波以及二次采樣。但是在實現(xiàn)這些功能的過程中需要掌握的關(guān)鍵就是NCO設(shè)計以及濾波器等的設(shè)計以及在此基礎(chǔ)上應(yīng)當(dāng)如何進(jìn)行選取。

數(shù)字控制振蕩器：NCO主要目標(biāo)是為了對產(chǎn)生在理想狀態(tài)下的正弦或者是余弦序列。也就是能形成一個頻率可以發(fā)生改變的正弦波樣本。

S（n）=cos（2πfLOn/fs）（n=O，l，2，，）

正弦波樣本能夠結(jié)合實時計算方式形成，但是這種形式產(chǎn)生的正弦波往往只能夠應(yīng)用在信號采樣頻率相對較低的情況下。軟件無線電系統(tǒng)當(dāng)中需要的高速采樣處理采用NCO實時計算不太現(xiàn)實。為此，需要采用插標(biāo)法，也就是根據(jù)各個NCO的相位完成計算，獲得正弦值，并按照相位角度作為地址存儲該相位的正弦值數(shù)據(jù)內(nèi)容。

（三）基于多項濾波的設(shè)計與實現(xiàn)

采用多項濾波數(shù)字正交變換的過程中可以不借助于本振，這樣能夠省略掉DDS的部分。結(jié)合其主要思路能夠?qū)/D轉(zhuǎn)換器鍵入到輸入信號x（t）=a（t）cos（2πf0t+μ（t））。

本文當(dāng)中主要對數(shù)字下變頻主要原理等進(jìn)行了充分的理解與運(yùn)用，并對關(guān)鍵技術(shù)與計算進(jìn)行了簡要分析與總結(jié)，其中主要內(nèi)容包括數(shù)字控制振蕩器、CIC、HBF以及FIR等形成濾波的原理與結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)語

綜上所述，本文當(dāng)中主要研究成果包括幾個方面：首先是對軟件無線電相關(guān)數(shù)字下變頻技術(shù)應(yīng)用特征以及發(fā)展情況進(jìn)行了綜合分析，并在此基礎(chǔ)上對數(shù)字下變頻相關(guān)運(yùn)算問題進(jìn)行了綜合分析，對原理內(nèi)容以及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)闡述，另外，就是結(jié)合當(dāng)前數(shù)字下變頻方案內(nèi)容形成模塊仿真建設(shè)。希望能夠通過模擬建設(shè)實現(xiàn)對軟件無線電中數(shù)字下變頻技術(shù)的長足發(fā)展。

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