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1、软件无线电中的带通采样分析信号与信息处理软件无线电中的带通采样分析刘丽华,赵宗印(北京跟踪与通信技术研究所,北京100094)摘要近年来,软件无线电技术以其强大的通用性和灵活性得到了广泛发展和应用.研究了软件无线电中广泛采用的带通采样技术.在给出带通采样定理一般结论的基础上,重点分析了实现无混叠带通采样的条件,得到了边界频率点上4种不同取值情况下带通采样频率的取值范围,并利用时域内插进行了带通采样信号的完全重建.最后,采用Madab进行了仿真验证.关键词软件无线电;带通采样;采样速率;频谱混叠中图分类号TN91I.2文献标识码A文章编号1003—3lo6(2007JO1—0026—04Ana
2、lysisofBandpassSamplinginSoftwareDefinedRadioUULi.hua.ZHA0Zong.yin(InstituteofTrackingandTelecommunicationTechnology,t~eiying100094,China)AbstractInrecentyears,softwaredefinedradiotechnologyhasbeendevelopedandappliedwidelybecauseofitspowerfuluniversalityandflexibility.Inthispaper,ban@asssamplingtec
3、hnologywidelyusedinsoftwaredefinedradioisstudied.Basedonbandpasssamplingprinciple,conditionsofalias—freebandpasssamplingaremainlyanalyzedandsamplingfi~quencyrangesunderfourdifferentconditionsoftakingvaluesatedgefrequencypointsaregiven.Completereconstructionofthesignaliscarriedoutbyutilizationoftime
4、domaininterpolation.Finally,verificationofthesimulationiscarriedoutbyMatlab.Keywordssoftwaredefinedradio;ban@asssampling;samplingrate;spectrumalias0引言带通采样是以经典时域采样定理为理论基础,能够实现较低采样速率的采样,因此,目前广泛应用于软件无线电技术中.文献[1]～[3]讨论了实现无混叠带通采样的采样频率的选择,而对边界点的采样未做进一步分析.本文将结合带通采样的软件无线电结构,根据带通采样的基本理论,重点分析带通采样的适用条件及边界频率点的
5、采样问题,对带通采样的无混叠采样频率进行更准确地表述,并完成带通采样信号的完全重建.1软件无线电中的带通采样理论1.1带通采样软件无线电结构软件无线电技术是近年来随着微电子及计算机技术的高速发展而产生的一种新的无线电技术.与传统的基于ASIC的无线电系统相比,软件无线电将A/D变换尽量向射频端靠拢,而将中频以后全部进行数字化处理.因而,它具有灵活性,通用性和升级方便等特点.262007RadioEngineeringVo1.37No.1理想的软件无线电是将A/D变换放在接收天线后,直接在信号射频进行采样,射频以后的处理用软件实现.但现在受到技术水平的限制,实现理想的软件无线电的条件还不具备,
6、因此,只能对射频信号进行模拟下变频,把高频段信号搬移到中频,再进行带通采样,实现数字化.这种宽带中频带通采样的软件无线电结构,克服了直接采样对ADC以及后续处理电路要求高的缺点,是目前广泛采用的一种体系结构,如图1所示.堡羞H壹塑整卜'.1童堂鎏鎏H±塑垫H里●●l功率放大H宽带滤波卜×卜—l放大图1宽带中频带通采样软件无线电结构1.2带通采样的基本理论数字信处理奈奎斯特采样定理指出,低通连续信号的最低采样速率为2倍信号最高频率.对于基带信号采样,运用该定理可以确定合适牧稿日期:2006—07—28信号与信息处理的采样频率.在软件无线电中,信号为中频带通型,其能量分布在最低频率和最高频率之间
7、的频带范围内,对这种信号应采用带通采样机制确定最低采样频率.首先看一种特殊情况:带通信号的最高频率等于带宽的整数倍,即fh=nB,=(n一1).这时以=2B的采样速率对其进行采样,那么在[,(i+1)](i∈(一o.,+o.))的区间内都会出现原始信号的镜像信号,且各镜像信号不会发生混叠,因此,不发生频率混淆的最低采样频率:2B.考虑更一般的情况,.厂h=nB+kB=n(1+k/n),其中,0<j}&l
