基于軟件無線電的數(shù)字化接收機(jī)的研究

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1、基于軟件無線電的數(shù)字化接收機(jī)的研究

2、第1摘　要：給出了四種基于軟件無線電的數(shù)字化接收機(jī)方案:單通道窄帶數(shù)字化接收機(jī)、單通道寬帶數(shù)字化接收機(jī)、多通道寬帶并行數(shù)字化接收機(jī)和基于多相濾波的多通道寬帶信道化數(shù)字化接收機(jī)。分析了四種方案的原理、結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)方法,給出了MATLAB仿真和實驗結(jié)果。與傳統(tǒng)接收機(jī)方案相比,這些方案具有結(jié)構(gòu)簡單、功能強(qiáng)大和易于升級的優(yōu)勢?！　￡P(guān)鍵詞：軟件無線電數(shù)字化接收機(jī)欠采樣正交解調(diào)信道化接收機(jī)　　軟件無線電[1～3](Soft+1)　　　　　　(1)　　其中f0是信號的載波,fs為采樣頻率,B為信號的帶寬,m=1,

3、2,3…,且m滿足fs≥2B。欠采樣方式以大于兩倍信號帶寬的速率對帶通信號進(jìn)行采樣,與傳統(tǒng)的采樣方式相比降低了采樣后的數(shù)據(jù)量及后續(xù)電路設(shè)計的復(fù)雜度。例如對于載波頻率為10.7MHz的信號,可取m=15,則采樣頻率fs=1.38MHz?！　D1(a)的虛框部分是軟件處理部分(其他框圖同),信號的解調(diào)采用基于欠采樣的正交解調(diào)原理完成。經(jīng)過奇偶抽取,兩路輸出信號在時域上相差半個采樣點,在頻域相當(dāng)于相差一個延遲因子ejouseg(this)">　　　　兩路信號經(jīng)過濾波校正后進(jìn)行解調(diào)計算[4],得到基帶信號。1.2單通道寬帶數(shù)字化接收機(jī)　　單

4、通道窄帶數(shù)字化接收機(jī)通過可調(diào)的濾波器每次接收一個頻道信號,而單通道寬帶數(shù)字化接收機(jī)要把選定范圍內(nèi)的信號全部接收采集進(jìn)來,然后通過軟件選擇頻率處理,這種接收機(jī)的原理見圖1(b)?！　∮捎诮邮盏男盘柺菍拵У?所以不能用欠采樣的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。信號的采樣率按照奈奎斯特原理進(jìn)行計算,如需要載波頻率為f1的信號,便使寬帶信號通過頻率為f1的正交本振對信號進(jìn)行正交分解,然后經(jīng)過低通濾波,降速抽取,最后利用解調(diào)算法獲得基帶信號。1.3多通道寬帶并行數(shù)字化接收機(jī)　　上述兩種數(shù)字化接收機(jī)方案只能同時接收一個信號,不具備多信號處理的能力,所以稱為單通

5、道接收機(jī)。若同時對多個通道上的信號進(jìn)行處理,可以將圖1(b)中A/D采樣后的信號分為多個并行通道,分別進(jìn)行數(shù)字下變頻、濾波和軟件解調(diào),原理見圖1(c)。這種方法思路簡單,但系統(tǒng)比較復(fù)雜。1.4基于多相濾波的多通道寬帶信道化數(shù)字化接收機(jī)　　多通道并行寬帶中波數(shù)字化接收機(jī)的數(shù)字本振是固定的,這在非合作性(或被動性)的條件下,無法對整個頻段的信號進(jìn)行監(jiān)聽。軟件無線電的信道化理論可以完成對整個選定頻段范圍信號的全概率獲得,可應(yīng)用于追蹤、查找非法電臺、干擾電臺及不法信號發(fā)射裝置的中波廣播信號,凈化電磁空間,維護(hù)通訊安全,其原理見圖1(d)(接

6、收信號為實信號的情況)?！　⌒诺阑瘮?shù)字化接收機(jī)是將接收信號通過一組濾波器(稱為信道化濾波器)均勻分成D個子頻帶輸出,再將各個子頻帶的信號搬移到基帶,進(jìn)行降速抽取,最后解調(diào)處理。將以上信號處理過程進(jìn)行數(shù)學(xué)優(yōu)化[5],可以大大減少計算量,得到如圖1(d)的形式。500)this.style.ouseg(this)">(a)單通道窄帶數(shù)字化接收機(jī)原理框圖500)this.style.ouseg(this)">(b)單通道寬帶數(shù)字化接收機(jī)原理框圖500)this.style.ouseg(this)">(c)多通道寬帶并行數(shù)字化接收機(jī)原理框圖

7、500)this.style.ouseg(this)">(d)實信號多通道寬帶信道化數(shù)字化接收機(jī)原理框圖圖1四種基于軟件無線電數(shù)字化接收機(jī)方案原理2仿真及實驗結(jié)果　　根據(jù)現(xiàn)有條件對1.4節(jié)和1.1節(jié)的接收機(jī)分別進(jìn)行仿真和實驗。2.1基于多相濾波的多通道寬帶信道化數(shù)字化接收機(jī)的MATLAB仿真　　基于多相濾波結(jié)構(gòu)的信道化處理結(jié)構(gòu)中,其中D通常取2的冪次方,這樣DFT可以用快速傅立葉變換FFT來計算,以提高計算率。取采樣率fs=6MHz,其無混疊帶寬為3MHz,把3MHz帶寬D=32路信道化輸出,則32路信道中每一個通道所占的信道寬度為

8、3MHz/32=93.75kHz。通過基于多相濾波結(jié)構(gòu)的信道化處理,可以獲得整個3MHz帶寬內(nèi)全部信號情況。為便于說明,假設(shè)整個信道有6個調(diào)幅信號,其分布及信號的參數(shù)見表1?！　》抡媸窃谛旁氡葹?0dB的條件下進(jìn)行的,圖2給出了仿真信號的時域、頻域波形和相應(yīng)通道的基帶信號波形。由仿真圖的結(jié)果可以看出,信號經(jīng)過基于多相濾波結(jié)構(gòu)信道化的接收機(jī)處理后,能夠正確獲得每個信道上的基帶信號,從而可以實現(xiàn)整個中波帶寬內(nèi)信號的全概率接收。500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">

9、(a)3MHz帶寬內(nèi)的信號波形500)this.style.ouseg(this)">(b)3MHz帶寬內(nèi)的信號頻譜情況500)this.style.ouseg(this)">(c)通道3的信號基帶波形500)this.style.o