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基于欠采样技术的软件无线电接收机研究及实现 谢先明 (乐山师范学院物理与电子信息科学系，四川乐山614004) 摘 要：带通信号处理技术广泛用于通信、雷达等领域。随着数字技术的发展，人们越来越希望能 直接在射频端实现数字处理，而数字信号处理却远远达不到这一要求。欠采样技术则可使中频乃至 射频数字处理成为可能。针对这一问题本文将讨论和分析基于欠采样技术的软件无线电接收机的关 键技术及其仿真实现。 关键词：欠采样软件无线电数字下变频， 传统的接收机采用超外差方式混频到基带进行采 样，同时在固定中频上用高Q的专用声表面波滤波器 (SAW)实现信道的选择。但这种方法不适应未来多标准、 多制式的要求，而且成本高，不利于集成…。软件无线电 接收机是在中频直接采样，简化了电路，符合软件无线电 这样，既避免了在数字信道抽取时，数字载频数控振荡 的发展趋势，其结构如图1所示。其特点[21：(1)多频带，器(NCO)过载的可能性，同时提高了频率分辨率。 多制式大动态范围输入。(2)高选择性，高稳定性。(3)信2数字下变频 道选择在数字域实现，可实现多标准，带内可以具有多 对于软件无线电接收机，在中频接收下来的是系统 个单信道，对某一特定信道所需进行的解调、分析、识别 的整个频段。而对于一个通信用户而言只占用其中一个 等处理，将由后续的信号处理器及其软件来完成。另外， 信号处理链可重组，且复杂度低，具有较好的适应性和 道带宽只占25kHz…。数字下变频部分要完成的任务：一 扩展性，其代价是高性能的A／D器件、数字下变频及数 是把数字中频信号变换到基带，将包含所有信道的宽带 字滤波。 信号进行信道分离，提取需要的窄带信道；二是对分离 后的窄带信号进行速率变换，降低采样 速率，以减轻基带部分对DSP的计算所 带来的压力。数字下变频功能框图如图 2所示。 2．1正交变频抽取 图1软件无线电接收机原理图 带通信号频谱如图3所示。一个实带通信号x(n)的 1带通采样技术 7z研． 一般把低于2倍最高频率的采样称为欠采样。带通 以任意。用复信号(移频算子)e…乘以x(n)，则X(eJlq, 21 采样是一种主要的欠采样形式，它要求采样频率．f必须 中的负频率分量x一将移至零频，而其正频率分量X+将移 满足： 至蕊处。用一个低通滤波器^(n)把狮处的高频分量滤 犰／n≤，≤2A／n一1 (1) 除，则可得到基带信号互(凡)，其对应频谱如图3(b)所示。 2≤n≤临帕-．五】 (2) 多信道 式中，n为整数。在只考虑量化噪声的理想情况下， 数字中频 系统的信噪比(SⅣR)可以表示为[31： 叫巫甄对—恒圜 信道1 SNR=6．02n+1．76+10 log∽／扭)dB (3) 叫巫堑丑叫亟蛩 信道2 式(3)中，n为A／D的位数，．f为采样速率。很明显， | 采样率越高，系统信噪比越好，因此，在可能的情况下，