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1、文章编号:100328329(2000)0320001205①软件无线电数字前端的一种新实现方法骆骋②吴征③粟欣④【摘要】软件无线电(SoftwareRadio简称SWR)是90年代提出的一种全新的无线通信体系结构,它可使通信系统具有良好的灵活性及可扩展性。为使软件无线电中实现通用无线通信系统,较为理想的情况就是使A/D和D/A变换器尽量向射频端靠拢,即完成射频到中频的下变频后,对整个中频频段作A/D变换。这之后整个处理都用可编程数字器件以及软件来实现。这样的实现结构将具有非常大的灵活性,可以满足软件无线电的灵活性和可扩展性,但是系
2、统就对数字前端(AD和数字下变频)提出了较高的要求。本文提出了一种软件无线电数字前端的实现方案,可以大大降低对AD及数字下变频的要求。关键词:移动通信软件无线电AD变换数字下变频频和高速FIR滤波器通常成为处理的瓶颈。一、简介对于一个常规的移动通信系统,AD至少对几十兆的带宽采样,而且由于要求一定软件无线电的目的是使通信系统具有良的动态范围,AD分辨率要达到十二个比特好的灵活性及可扩展性,是一种全新的实现以上。如果要对一个系统进行50MHz带宽无线通信的体系结构。理想的软件无线电应内的抽取,那么根据奈奎斯特定律,为了使抽该在天线之后
3、就进行数字化,所有的过程实取之后的信号不混迭,就要进行两倍以上的现软件化,可编程化。目前,由于AD等器件抽取。在实际系统中,通常会采用2.5倍以性能的限制,数字化只能在中频进行。即使上的采样。这时,所需的AD采样率就是是这样,系统对AD、下变频的要求仍然十分125MHz。具有这一精度和速度的AD现在苛刻。图1给出了中频数字化软件无线电已经有了,但是,随着移动通信的发展,第三系统的典型结构框图。代、第四代的移动通信将是宽带、超宽带的系在这种典型的软件无线电系统中,射频统,带宽与器件性能的矛盾依然存在。考虑信号经过RF下变频,成为模拟中
4、频信号,经到数字化是软件无线电实现的基本要求,所高速AD采样,成为数字中频信号,然后经数以研究一种数字前端的实现,使得一般性能字中频前端下变频和FIR滤波,滤波后的信的器件可以完成我们的要求,是很有必要的。号经过抽取,交给高速处理器,由软件进行处过去有许多关于滤波器的研究结果,包理。在这样一个系统中,中频AD、数字下变括滤波器的多相实现,这些结果在降低滤波①国家自然科学基金资助项目(批准号:69831030)②骆骋清华大学微波与数字通信国家重点实验室硕士研究生③吴征清华大学微波与数字通信国家重点实验室讲师④粟欣清华大学微波与数字通信
5、国家重点实验室博士后《无线通信技术》2000年第3期—1—器的实现速率方面取得了很好的成绩,具体的结论在参考文献[1]中有详细的讨论。我二、滤波抽取的等效变换及们在实现软件无线电的过程中,对软件无线滤波器的多相变换[1]电的数字前端进行了研究,提出一种可以大大缓解数字前端压力的方案,并在本文中给现在考虑一个由低通滤波器和D倍抽出推导。本文第二部分,将给出实现的数学取电路所组成的系统。x(n1T1)为输入信基础;第三部分给出了单个信道的实现方案;号,y(n2T2)为滤波及抽取之后的输出,第四部分给出一定频带内,均匀分布信道的H(·)为
6、滤波器的转移函数,↓D表示对信实现方案。号进行D倍抽取,也即T2/T1=D。那么,滤波之后再抽取和抽取之后再滤波的电路如图2所示,(a)、(b)两个电路是等效的。Z1和Z2分别是对应n1、n2的Z变换。图中要求图1软件无线电系统的结构框图(a)(b)图2抽取及滤波的等效变换DN-1H(z1)=H(z2),实际上(a)电路的滤波器-n的转移函数为H(z)=∑h(n)z,N为相当于(b)电路的滤波器时域响应中内插Dn=0-n-1个0的结果。滤波器的长度,按照z中n对D求模所得另外,针对某个特定的FIR滤波器,可余数把H(z)分成D组,那
7、么[1]以考虑将它进行多相分解,设FIR滤波器QQD-n-1D-nH(z)=∑h(nD+0)(z)+z∑h(nD+1)(z)+Λ+n=0n=0Q-Nmod(D)D-nz∑h(nD+Nmod(D))(z)+n=0Q-1-Nmod(D)-1D-nz∑h(nD+Nmod(D)+1)(z)+n=0Q-1-(D-1)D-nΛ+z∑h(nD+D-1)(z)(1)n=0D其中Q=[N/D],如果设Ek(z)=三、单路信道AD、滤波Q-1D-n∑h(nD+k)(z),其中k=0,1,Λ,D及抽取的低速实现n=0-1,则H(z)就可以表示成H(z)=
8、有了前面的讨论基础,我们就可以对数D-1D-k字序列进行FIR滤波及抽取的系统进行等∑Ek(z)z。图3给出了上述条件下的k=0效变换。先对H(z)进行多相分解,再对多多相变换的示意图。相分解后滤波器的每一分支进行滤波和抽取—2—《无
