带通采样技术在软件无线电中的应用研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.comWireless无线通信技术CommunicationTechnology带通采样技术在软件蠡无线电中的应用研究哈尔滨工业大学通信技术研究所马永奎张中兆张乃通摘要在实际的通信系统中，ADc采样时钟的精度以及多普勒频移都会影响带通采样在实际系统中的性能，该文用图形化的方法介绍了带通采样率和系统载波的关系，并推导了加入保护带宽，保证上下保护带对称情况下采样率的计算，最后通过一个算例演示保护带宽对称情况下的采样率的计算。关键词软件无线电带通采样模数转换1引言一种可行的方法是根据一阶带通采样定律以低于NyquiSt采样率的采样速率直接

2、对信号进行采样。软件无线电的最终理想是将模数转换器件依靠带通采样技术可以用较低的采样频率，反映带(ADC)紧接在电台天线，直接对射频信号采样，将通信号的特征，这样可以大大减少采样点的数目，减模拟信号转换成数字信号。这样，后续的信号处理轻了对A／D器件的要求，同时降低了DSP处理的负就完全可以采用“软”处理，即ADC以后的数字信担。图1给出的是模拟信号，经过反混迭滤波和模号，完全应用软件算法来实现，而硬件上依靠DSP数转换，变换成数字信号的方框图。和FPGA强大的处理功能提供。然而，随着通信技在实际的传输系统当中，由于多普勒频移会术的发展，系统载波的频率已经从几十kHz到几十

3、造成载波在一定范围内变化，采样频率也会在一定GHz，但系统的信息带宽增加并不显著。如果对系统的经度范围内波动。带通采样虽然能极大地降低采依然应用NyquiSt采样定律，也就是A／D的采样率样速率，但它易受载波和采样频率变化的影响，为要满足最高频率的两倍或两倍以上。这无论对A／D此，进行系统设计时必须考虑载波和采样率不稳定还是DSP都是难以完成的。目前使用的通信信号大多是带通信号，一般其带宽都远远小于载波频率。为了对带通信号进行采样，一般有两种方法：i到数字信一种方法是需要一个模拟混频器(或者是一]i号处理对模拟混频器，以得到正交的信号)把载波频率下变频到零中频附近，这样就可

4、以用较低的NyquiSt采样频率进行采样；另外图1对RF或IF进行带通采样方框图2002年无线电工程第32卷第10期17维普资讯http://www.cqvip.comWirel~s无线通信技术CommunicationTechnology87654321O对系统的影响。BGr=一2B(3)2带通采样—一一种图形化方法保护带宽在图2右侧的纵坐标上标出。2图为了找到保护带宽和采样率之间的关系，需要一个开区间(，fJ，)内的带通信号，数据带擎知道楔形区的阶数n。这可以从总的带宽中得到(信宽B=一，fJ，对此信号进行均匀采样，如果要实号带宽加上保护带宽)。现信号不混迭，采样频率必

5、须满足下式：}aW=B+吃r(4)0号(1)=，fJ—BeL(5)所允许其中n满足=一％(6)复y8采％和分别是上下保护带宽，且有样r9频B=Be+。这样最大的楔形区的阶数为：率[]表示向下取整运算。式(1)和(2)可以用图2来n=描述。图2中的阴影区为发生混迭的采样频率，楔形[]×1区为允许的，也就是不发生混迭的采样频率。很明显，在某个对应n的楔形区内，允许的采样频率的阶数为1(n=1)的楔形区就是满足Nyquist采样定律范围是：的区域。f：一(8)，，l—l，l在这个范围内，以采样工作点分界，又可以分为两个部分，即：Ns=+馘L(9)给定上下保护频带为：％：'Vs，l

6、(10)BGu=Ln(1D值得注意的是，保护带宽对称意味着上下采样率允许范围的不对称，但是，随着n值的增加，这种不对称性变得越来越小。3保护带宽对称情况下采样频率的计算在图2中楔形区的顶点就是当最高频率为带在实际应用中，为了保证带通后的信号不易受宽B的整数倍时，带通采样所能取得的最小采样率，到载波变化的影响，最好令上下保护频带相等，这样也就是相应的楔形区的顶点。图2中两条和纵坐标轴能最大限度地减小载波变化的影响。现在令上下保护平行的直线所穿越的楔形区，就是相应的=2．5B带宽相等，即：和=5．5B时，所允许的采样频率。．BGu=GL不在最小采样频率进行采样意味着给原信号增加

7、一个保护带宽。实际上任何远离楔形区顶点的采带入公式(10)和公式(1D，得：样工作点都可以认为是在将要发生混迭的频谱位置，l1=AfsL(13)间增加了保护带宽。总的保护带宽可以这样定义：182002RadioEngineeringVo1．32NO．10维普资讯http://www.cqvip.com＼x／eSs无线通信技术CommunicationTechnology简化后得到和的关系为：J]『5么，14I=B+既7=100+0．5=100．5Mbps。j州新晌带sL7(14)蚶算=[公式n一1(15)，可以直接