软件无线电技术及其在超低频接收机中的应用研究

《软件无线电技术及其在超低频接收机中的应用研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、软件无线电技术及其在超低频接收机中的应用研究

2、第1...摘　要：介绍了软件无线电的基本概念，讨论了软件无线电系统实现的关键技术，并在此基础上设计了一种超低频接收机的实现方案。以现代通信理论为基础，以数字信号处理为核心，以微电子技术为支撑的软件无线电技术自从1992年由JeoMitola提出以来，就得到了全世界无线电领域的广泛关注。由于软件无线电所具有的灵活性、开放性等特点，人们普遍认为软件无线电将使无线通信，甚至整个无线电领域产生重大变革，并由此推动电子信息技术及其相关产业(集成电路)的迅速发展，最终在全世界

3、范围内形成巨大的软件无线电产业市场，产生巨大的经济效益，推动社会和技术进步。　　1　软件无线电的基本概念　　软件无线电是指具有用软件实现各种功能特点的无线电台(如移动通信中的移动、基地电台、军用动态等)，他的研制主要由低成本、高性能的A/D/A转换器和DSP处理器组成，理想的软件无线电框图如图1所示。　　500)this.style.ouseg(this)">　　由图1可见，软件无线电主要由天线、射频前端、A/D/A转换器和DSP处理器等几部分组成。软件无线电的基本思想是：宽度A/D/A变换尽可能早地将接收到

4、的模拟信号数字化，最大程度地通过软件来实现电台的各种功能。软件无线电的特点是其完全可编程性。接收时，信号经过RF处理和变换，由宽带A/D数字化，通过可编程DSP模块实现各种所需信号处理，并将处理后的数据送至多功能用户端。发射时，和上述情况类似。　　2　软件无线电实现的关键技术　　一个典型可实现的软件定义的数字无线电系统，可以引用数字移动通信中的移动台和基站来进一步分析和说明其实现的关键技术。不论是移动台还是基站，他们都含有宽带天线、多波段射频转换器、宽带A/D/A转换器以及通用可编程处理器、存储器、电源以及总

5、线结构等。实现的关键技术可以归纳为宽带射频段、高速中频段、可编程的基带段以及总线控制4大部分。2．1　宽带多频段天线与射频前端　　软件无线电台应该在多频段下工作，必须应用宽带、低损耗天线。美国已研究出几个倍频程的天线，但效率偏低。就目前水平而言，研制出一种全频段天线是不可能的。对于大多数系统只要覆盖不同频段的几个窗口，而不必覆盖全部频段，故可以采用组合式多率范围，主要完成低噪声放大、滤波、混频、自动增益控制(AGC)以及输出功率放大等功能。宽带低噪声前置放大器可达到几个倍频程，这无论是在器件上还是在电路设计上

6、都没有困难，几个倍频程的宽带功放则需要很好地选择器件并使用电路CAD优化技术。2．2　宽带A/D/A转换器　　软件无线电的一个显著特点是将A/D变换尽可能地靠近天线，他要求A/D器件具有较高的性能。评价A/D变换器性能的参数包括：信噪比(SNR)、无寄生动态范围(SFDR)、互调失真(TMD)、采样速率和采样精度，采样速率主要由信号带宽决定，同时必须考虑到采样后处理精度的要求。现有的A/D转换器还不能同时满足这2个要求，可以采用多个A/D并联的方式进行使用，或者采用ΣΔA/D转换器。2．3　高速数字信号处理部

7、分　　这一部分主要包括数字上下变频、基带处理、调制解调、比特流处理以及解码。对于调频和扩频系统，该部分还包括解扩和解跳。要实现这部分功能则对单片DSP提出了更高的要求，包括要有更多的MAC和Reg、更宽的程序总线和数据总线、SIMD/MIMD结构及采用超指令(VLII/s，C67x系列浮点处理能力大约在600M～1GLO/s左右。可见对GSM基带处理，基本上可实现，但是对于第三代移动通信系统，其基带带宽由200kHz增加到5MHz，增加了25倍，仍然难于实现。　　为了突破DSP运算能力的瓶颈，可以采用几种方法

8、加以解决，一是直接改进器件，提高速率与处理能力；二是使用专用芯片与DSP集成在一起处理；三是用多个DSP并行处理，采用合适的并行算法，完成软件无线电系统所要求的高速处理功能。2．4　高性能的互联结构　　(1)软件无线电的一个重要的指标是开放性和可扩展性，因此必须要为各个功能模块寻找一个统一而开放的接口标准。　　(2)基于互联结构的硬件平台就是其中最主要的一种，他能将各个功能模块通过总线连接起来。　　(3)互联结构的优点是实现比较简单，而且目前已有很多工业总线标准，比如VEM线、PCI总线、Multibus，F

9、uturebus等。另外还有很多现成的与上述总线配套的通用功能模块可供使用。　　(4)VEM总线是一种可支持多机并行处理的高性能总线，也是目前市场占有率最高的高档标准总线，他具有高性能的支持独立32b地址的32b数据总线，另外还具有支持多主机并行处理、实时操作和可靠性高等一系列优点。所以在SDR的总线结构中，一般均采用VEM总线。　　3　基于软件无线电技术的超低频接收机的实现　　超低频(SLF)通信