软件无线电信道处理中FIR滤波器设计研究.pdf

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1、软件无线电具有极好的心用前景，例如3G中采用智能大线技术(smartantenna)、多用户检测技术(m)等，使软件无线电技术在3G系统中订着广泛的应用空间。在4G众多父键技术中，软件无线电技术是通向末来4G的桥梁。软件无线电中实现对不j叫信道的信号接收是十分重要的工作。而数宁信号处理技术阁是这项]．作的基本技术，它对软件无线电的实现足至关重要的。夺论文采用数字信号处理技术对软什无线电信道处理进行了研究，提出J，软件无线电巾信道处理中FIR滤波器的设计研究。2．软件无线电技术概述2．1软件无线电的概念软件无线电的基本思想⋯是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托，通过软什编程来实现无线

2、电台的各种功能，从基于硬件、面向用途的电台设计方法中解放出来。功能的软件化实现要求减少功能单一、灵活性差的硬件电路，尤其足减少模拟环节，把数字化处理(A／D和D／A变换)尽茸=靠近天线。2．2软件尤线电基本结构软件无线电可分为三大组成部分，其组成部分如图1。A／D————————————●数字处●●●●●●●●●●●●●●●●●理软件●●—————————一I)，A图1软件无线电的组成部分基于采样方式的不同，软件无线电的组成结构可以分成以下3种：1)射频全宽带低通采样软件尤线电结构(如图2)：2)射频直接带通采样软什无线电结构(如图3)：3)宽带中频带通采样软件无线电结构(如图4)。作者

3、简介：虎爱茹，女，山东德州人，本科，研究方向：通信工程。一58一图2射频全宽带低通采样软件无线电结构超高速DS!’软什图3射频直接带通采样软件无线电结构^r!旷11J4图4宽带中频带通采样软件无线电结构2．3软件无线电接收机的数学模型软件尤线电接收机比较复杂，F面介绍两种接收机数学模型。1)译通道软件无线屯接收机数学模型如图5是其数字混频法的实现。图5单通道软件无线电接收机数字混频法实现模型图中的低通滤波器主要用来滤除I(n)和Q(n)频谱分量以外的不需要的信号。低通滤波器的通带截止频率应为I(n)和Q(n)频醋分量中对应的最高频率，而滤波器的阻带截止频率应小丁信道间隔的一半，以消除邻道

4、f：扰的影响。2)并行多通道软件无线电接收机数学模型通常，软件无线电采用宽带带通采样，采样的数据包含多个信道的信息，如何同时处理这些信息?因此提Uj并行多通道软件尢线电接收机，其数学模型如图6所示。b曝日五二}．=≈正}o“：Jl二■图6并行多通道软件无线电接收机数学模型3．软件无线电信道处理中FIR滤波器的设计3．1软件无线电信道处理巾选用FIR滤波器的必殁性通常，软件无线电采』lJ宽带带通采样，采样的数据包含多个信道的信息，要同时处理这些信息就要用剑并行多通道软什无线电接收机，而在此接收机中要处理彳i同信道的信息，其rfl的关键技术在丁构建不同频段的数字滤波器。对十数字滤波器，一般叮

5、分为FIR(有限K甲位脉冲响应)滤波器和IIR(尢限长单位脉冲响应)滤波器。它们具彳r—i同的特点，n：工程中就婴实际止确选用，F．世⋯㈣和r乇美14】都曾对这两类滤波器进jJ：了较详细的比较。li面对IIR平¨FIR滤波器作一简单比较：1)IIR滤波器可片j较低的阶数获得高选择性，但这是以棚位的非线性为代价的。相反FIR滤波器却可以得剑严格的线性相何，但阶数比IlR滤波器商五到f‘倍。2)FIR滤波器可以用非递归力’法实现㈣，误差比11R滤波器要小得多。IIR滤波器必须注意稳定性IU题。阿肯，FIR滤波器运算速度快得多。3)IIR滤波器计算工作量比较小，对计算工具要求不高。大多数设训‘

6、FIR滤波器的方法部需要借助汁算机辅助设计。3．2FIR滤波器的设计思想通过上面的分析叮知，软件尤线电信道处理模型中为一组FIR滤波器，而对于数宁信号处理中的FIR滤波器设计向言，刁i管FIR滤波器数肇多少，其算法郜是相同的。FIR滤波器的设计问题在于寻求一系统函数H(Z)，使其频率响心H(eI”)逼近滤波器要求的理想刿j率响应H。(eju)，其对麻的单位脉冲响J、Vh。fn)。FIR滤波器的没计都要基丁．一定的性能指标，有窗函数设计法、频率采样设计法和最优化设计澎i等多种设计方法。下面介绍用窗函数设计FIR滤波器的基本方法。设汁思想：从时域从发，没计h(n)逼近理想h。(n)。设理想滤

7、波器H。(eJm)的单位脉冲响应为h。(n)。以低通线性相位FIR数宇滤波器为例。滤波器hK晖I甲位称的用矩形窗设计的FIR滤波器的幅度雨数在通带和阻带都旱现⋯振荡现象，Ⅱ最人波纹人约为幅度的9％，这个现象称为吉布斯(Gibbs)效应。为了消除吉伟斯效J龇，般采J+J』￡他类型的窗函数。3．3FIR数字滤波器的MATLABi殳计MATLAB信号处理工具箱提供了各干I

8、I窗函数、滤波器设汁函数和滤波器实现函数，楼顺人刖等提⋯J，MAT