基于軟件無線電的零中頻數(shù)字接收機研究

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1、基于軟件無線電的零中頻數(shù)字接收機研究PLDCPLDFPGA應用文章~:1008-0570(2007)04-2-0241-03基于軟件無線電的零中頻數(shù)字接收機研究DesignofZero-IntermediateFrequencyDigitalReceiverBasedonFPGA(桂林電子科技大學)王曉英鄒傳云榮思遠WANGXIAOYINGZOUCHUANYUNRONGSIYUAN摘要:本文介紹了一種基于多相濾波正交化處理的零中頻數(shù)字接收機的設計方案.這種接收機采用軟件無線電的體系結(jié)構(gòu).即在一個通用的硬件平臺上,通過安裝軟件來實現(xiàn)接收調(diào)幅信號(AM)的通信功能

2、.來自天線的信號經(jīng)過射頻(RF)處理和變換,由寬帶A/D數(shù)字化,然后通過可編程邏輯門陣FPGA模塊實現(xiàn)所需的信號處理.而后將處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后送至用戶終端.關(guān)鍵詞:零中頻數(shù)字接收機,軟件無線電.FPGA中圖分類號:TN85文獻標識碼:AAbstract:Inthispaper,adesignschemeofzero-intermediatefrequencydigitalreceiverisintroduced,whichisbasedinin_quadra—turemultiphasefiltering.Thisreceiveradoptsthesy

3、stemandcompositionoftllesoftwareradio.Itmeanstllattllereceiverbuildsacurrenthardwareplatform,andbyusings~waretoachievecommunicationfunctiontoreceiveamplitudemodulation(AM)signals.Whensignalsgettotheantenna,RFdealswiththemandthenbroadbandA/Dswitchesthemtodigitaldata.Afterthat,FPGA(Fi

4、eldProgrammableGateArmy)modulesrealizeallthenecessarysignalsprocessing.Then,thedisposeddataareconvertedbyD/Aandsendtotheuserterminals.Keywords:zero-intermediatefrequencydigitalreceiver,softwareradio,FPGA1引言隨著微電子技術(shù)的更進,零中頻接收機得到了廣泛的應用.由于它是將接收信號直接降至基頻,也就是把中頻移到0Hz處.相較超外差式接收的優(yōu)點是原來在接收端所需要的

5、高品質(zhì)因子的中頻帶通濾波器,在零中頻接收機中僅需以兩個低通濾波器代替,而且此兩個低通濾波器所需的品質(zhì)因子亦較原來的中頻帶通濾波器低.避免了外差式接收機中的高中頻濾波器,令濾波在基帶進行,所以它在高集成,低功耗和支持多RF標準方面很有潛力.采用中頻化處理結(jié)構(gòu),使信號的濾波和解調(diào)都用軟件編程的形式來實現(xiàn),這樣可以靈活地適應不同通信標準的要求.同時給接收機帶來了低功耗,高性能,可編程,多波段和多模式等優(yōu)點.2軟件無線電軟件無線電是將模塊化,標準化的硬件單元以總線方式連接構(gòu)成基本平臺,并通過軟件加載實現(xiàn)各種無線通信功能,如工作頻段,調(diào)制解調(diào)類型,數(shù)據(jù)格式,加密模式,通

6、信協(xié)議的一種開放式體系結(jié)構(gòu).其關(guān)鍵思想首先是將A/D/A盡可能靠近天線,同時用軟件來完成盡可能多的無線電功能.2.1軟件無線電基本結(jié)構(gòu)軟件無線電主要由天線,射頻前段,寬帶A/D—D/A轉(zhuǎn)換器,通用和專用信號處理器以及各種軟件組成.理想軟件無線電的組成結(jié)構(gòu)如下:射頻前端部分在發(fā)射時主要完成上變頻,濾波,功率放大等任務,接收時實現(xiàn)濾波,放大和下變頻等功能;模數(shù)轉(zhuǎn)換部分王曉英:碩士研究生基金項目:國家自然科學基金(60472092)要盡量靠近射頻前端來減少模擬環(huán)節(jié),A/D/A能在較高的中頻,乃至對射頻信號直接進行數(shù)字化.這就要求MD器件具有適中的采樣速率和很高的工作

7、帶寬.為適應錯綜復雜的電磁環(huán)境,A/D器件除了要有高速度,大帶寬外,同時還需要大動態(tài)范圍;信號處理部分一般由可編程DSP來完成主要實現(xiàn)基帶處理,調(diào)制解調(diào),比特流處理和編譯碼等工作.這一部分是軟件無線電的一個核心部件.圖1軟件無線電結(jié)構(gòu)框圖2.2FPGA在軟件無線電中的使用軟件無線電需要的大量的運算要求與目前硬件水平所能提供的運算資源之間的矛盾是軟件無線電實現(xiàn)中的一大關(guān)鍵問題.為了在當前水平上實現(xiàn)實用的軟件無線電系統(tǒng),達到對數(shù)字運算實時眭,準確性的要求.在軟件無線電中使用FPGA可以充分利用它的并行性,對于并行乘加算法或者分布式算法,它的速度就比DSP還快.對于

8、像數(shù)字信號處理中最常用濾波器運算,用F