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1、基于软件无线电的零中频数字接收机研究PLDCPLDFPGA应用文章~:1008-0570(2007)04-2-0241-03基于软件无线电的零中频数字接收机研究DesignofZero-IntermediateFrequencyDigitalReceiverBasedonFPGA(桂林电子科技大学)王晓英邹传云荣思远WANGXIAOYINGZOUCHUANYUNRONGSIYUAN摘要:本文介绍了一种基于多相滤波正交化处理的零中频数字接收机的设计方案.这种接收机采用软件无线电的体系结构.即在一个通用的硬件平台上,通过安装软件来实现接收调幅信号(AM)的通信功能
2、.来自天线的信号经过射频(RF)处理和变换,由宽带A/D数字化,然后通过可编程逻辑门阵FPGA模块实现所需的信号处理.而后将处理后的数据经D/A转换后送至用户终端.关键词:零中频数字接收机,软件无线电.FPGA中图分类号:TN85文献标识码:AAbstract:Inthispaper,adesignschemeofzero-intermediatefrequencydigitalreceiverisintroduced,whichisbasedinin_quadra—turemultiphasefiltering.Thisreceiveradoptsthesy
3、stemandcompositionoftllesoftwareradio.Itmeanstllattllereceiverbuildsacurrenthardwareplatform,andbyusings~waretoachievecommunicationfunctiontoreceiveamplitudemodulation(AM)signals.Whensignalsgettotheantenna,RFdealswiththemandthenbroadbandA/Dswitchesthemtodigitaldata.Afterthat,FPGA(Fi
4、eldProgrammableGateArmy)modulesrealizeallthenecessarysignalsprocessing.Then,thedisposeddataareconvertedbyD/Aandsendtotheuserterminals.Keywords:zero-intermediatefrequencydigitalreceiver,softwareradio,FPGA1引言随着微电子技术的更进,零中频接收机得到了广泛的应用.由于它是将接收信号直接降至基频,也就是把中频移到0Hz处.相较超外差式接收的优点是原来在接收端所需要的
5、高品质因子的中频带通滤波器,在零中频接收机中仅需以两个低通滤波器代替,而且此两个低通滤波器所需的品质因子亦较原来的中频带通滤波器低.避免了外差式接收机中的高中频滤波器,令滤波在基带进行,所以它在高集成,低功耗和支持多RF标准方面很有潜力.采用中频化处理结构,使信号的滤波和解调都用软件编程的形式来实现,这样可以灵活地适应不同通信标准的要求.同时给接收机带来了低功耗,高性能,可编程,多波段和多模式等优点.2软件无线电软件无线电是将模块化,标准化的硬件单元以总线方式连接构成基本平台,并通过软件加载实现各种无线通信功能,如工作频段,调制解调类型,数据格式,加密模式,通
6、信协议的一种开放式体系结构.其关键思想首先是将A/D/A尽可能靠近天线,同时用软件来完成尽可能多的无线电功能.2.1软件无线电基本结构软件无线电主要由天线,射频前段,宽带A/D—D/A转换器,通用和专用信号处理器以及各种软件组成.理想软件无线电的组成结构如下:射频前端部分在发射时主要完成上变频,滤波,功率放大等任务,接收时实现滤波,放大和下变频等功能;模数转换部分王晓英:硕士研究生基金项目:国家自然科学基金(60472092)要尽量靠近射频前端来减少模拟环节,A/D/A能在较高的中频,乃至对射频信号直接进行数字化.这就要求MD器件具有适中的采样速率和很高的工作
7、带宽.为适应错综复杂的电磁环境,A/D器件除了要有高速度,大带宽外,同时还需要大动态范围;信号处理部分一般由可编程DSP来完成主要实现基带处理,调制解调,比特流处理和编译码等工作.这一部分是软件无线电的一个核心部件.图1软件无线电结构框图2.2FPGA在软件无线电中的使用软件无线电需要的大量的运算要求与目前硬件水平所能提供的运算资源之间的矛盾是软件无线电实现中的一大关键问题.为了在当前水平上实现实用的软件无线电系统,达到对数字运算实时眭,准确性的要求.在软件无线电中使用FPGA可以充分利用它的并行性,对于并行乘加算法或者分布式算法,它的速度就比DSP还快.对于
8、像数字信号处理中最常用滤波器运算,用F
