基于軟件無線電中頻接收系統(tǒng)的設計方案
1.引言
軟件無線電提出了一種嶄新的設計、制造和使用無線通信系統(tǒng)與設備的思想,它擺脫了面向用途而完全依賴于硬件的傳統(tǒng)無線電設計思路,通過一種模塊化的通用硬件平臺,把系統(tǒng)提供的業(yè)務從長期依賴于固定電路的方式中解放出來,利用軟件可編程、易修改和成本低(硬件投入少)的優(yōu)勢,把無線通信技術水平提升到一個新的高度。本文設計了一種基于軟件無線電中頻接收系統(tǒng)方案,并通過MATLAB軟件對其進行了仿真驗證。
2.軟件無線電基本結構
軟件無線電的結構基本上可以分為3種:射頻低通采樣數(shù)字化結構、射頻帶通采樣數(shù)字化結構和寬帶中頻帶通采樣數(shù)字化結構。本文不對其結構進行詳細闡述,針對其所存在的不足之處,結合軟件無線電接收機的兩種數(shù)學模型,提出了一種可供實現(xiàn)的基于軟件無線電中頻接收系統(tǒng)框圖結構,如圖1.1所示。圖中虛線框內的模塊即模數(shù)轉換(A/D)模塊和數(shù)字下變頻(DDC)模塊為本文的主要設計部分。
3.軟件無線電中頻接收系統(tǒng)的MATLAB程序設計
模數(shù)轉換器的工作過程大致可以分為采樣、量化、編碼等三個環(huán)節(jié)。圖3.1是A/D轉換模塊程序設計流程圖,圖3.2是數(shù)字下變頻模塊程序設計流程圖。
輸入信號是一個載頻為60MHz、帶寬為20MHz的帶通信號,如圖3.3所示。經過自然采樣(采樣頻率為80MHz)后,對得到的信號進行均勻量化,量化結果如圖3.4所示。
最后對量化后得到的序列進行pcm編碼,輸出編碼序列。
數(shù)控振蕩器(NCO)的目標就是產生一個理想的數(shù)字可控的正弦或余弦波。振蕩信號與經過模數(shù)轉換得到的數(shù)字信號相乘,進行下變頻處理,如圖3.5所示。
信號經混頻后,輸出到低通濾波器以濾除倍頻分量和帶外信號,經濾波后得到的信號頻譜圖如圖3.6所示,另外,經過低通濾波后的信號由于其數(shù)據(jù)流速很高,對后續(xù)的信號處理要求很高,這時就需要進行降速處理,具體的方法即整倍數(shù)抽取,圖3.7顯示的就是經過兩倍抽取后的得到的輸出信號。
以圖3.7所示基本說明了此方案的可行性和合理性,并且在其它的軟件無線帶你結構方面也進一步的改進,提升了系統(tǒng)的靈敏性。
4.小結
軟件無線電既是一種全新的理論與技術,也是一種先進的產品設計思路與方法,在新一代的無線系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。本方案的主要工作是研究軟件無線電的基礎理論,設計基于軟件無線電的中頻接收系統(tǒng),主要是對經混頻后得到的中頻信號的處理,通過編寫軟件程序來實現(xiàn)硬件模塊功能,包括模數(shù)轉換(A/D)模塊以及數(shù)字下變頻器(DDC)模塊等,通過MATLAB編程實現(xiàn)了模數(shù)轉換和數(shù)字下變頻器模塊的相關功能。