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1、00696数字中频滤波技术及其在软件无线电中的应用刘东华欧建平!摘要∀本文首先介绍了软件无线电的基本体系结构以及其中数字中频滤波(IF)的重要作用,具体说明了数字滤波器的实现,然后针对软件无线电所处理信号的不同特点着重分析了实现其下变频的数字中频滤波方法。关键词:数字中频滤波软件无线电DSP它可以实现调谐、中频滤波、信号选择以及一、引言上、下变频等。由于可以利用DSP完成软件无线电中从中频到基带的整个信号处理部软件无线电的概念是在1992年的全美分,从而使软件无线电从概念转变为现
2、实产远程系统会议上由J.Mitola等人率先提出品成为可能。的。其定义为:软件无线电基于一个硬件平DSP的中频处理能力使得数字中频滤台,其A/D(模/数)变换应尽量靠近天线,而波成为软件无线电中信号处理的关键技术之将尽可能多的无线通信功能用软件来实现。一,下面我们针对软件无线电的结构特点和由此可见,软件无线电代表的是一个软件可系统要求来讨论数字中频信号处理的特点和重构的无线电体系,它的可重构性主要体现具体实现。在其射频(RF)、中频(IF)以及基带信号处理二、软件无线电中的可以通过软件编程来控制和实现。其
3、硬件平台可以用可编程的数字信号处理(DSP)芯片中频处理结构或可重构专用功能信号处理器来实现。DSP图1给出了通用软件无线电体系的顶与传统的模拟技术相比,不仅使系统的性能层结构。它主要包括宽带天线、射频处理、中有很大提高,也为系统的实现提供了更高的频处理及基带处理几个部分。其中天线部分灵活性和稳定性,从而更有效地用于不同传可以采用多频带智能天线技术实现;射频处输带宽的通信系统。近年来,随着集成电路理和本振两部分实现射频信号和中频信号之(IC)制造工艺的提高,尤其是CMOS工艺及间的转换;中频处理部分完
4、成信息承载信号新的DSP算法和结构的出现,使得数字信号在基带和中频之间的转换;基带处理部分主处理的功能有了很大提高,某些系统甚至可要完成数据信号的调制和解调。从图中可以以实现全数字处理。如今,DSP对数字信号看出,在软件无线电结构中,下变频端将接收的处理能力已由基带处理发展到中频处理,刘东华国防科技大学电子科学与工程学院博士研究生欧建平国防科技大学电子科学与工程研究所博士研究生#24#∃无线通信技术%2000年第2期的有用信号由射频转换到中频进行处理;而数字滤波器是对数字信号实现滤波的线在上
5、变频端,则要将信号从中频转为射频,再性时不变离散系统。它的实质是一个运算过由天线发射出去。软件无线电的中频处理部程,即输入的数字信号序列通过特定的运算分主要包括数据上变频、下变频处理、A/D转变为输出的数字序列。时域上两个序列的变换以及数控振荡器(本振)等。线性卷积相当于在频域上其相应的频谱序列在软件无线电中,中频处理部分的实现的乘积。滤波从本质上来说,就是滤波器冲结构取决于数字下(上)变频转换器的处理对激响应的傅立叶变换所得到信号频谱的乘象是宽带信号、窄带信号、还是多重窄带信号积。对于时域离散系统,
6、它的频域特性为iii(相应的信道模型为宽带单信道、窄带单信道Y(e)=X(e)&H(e)(1)ii和窄带多重信道)。宽带信号是指通过数字其中X(e)、Y(e)分别为数字滤波器的输下变频处理后信号带宽比输入带宽宽10%入序列和输出序列的频域特性(离散频谱),i以上的信号,这种情况下对信号处理器件的H(e)是系统单位冲激响应的频谱,即滤波i使用产生了一定的限制;而窄带信号的带宽器的频率响应。可见,X(e)经过滤波后,变ii比输入信号带宽要窄得多,故存在一定的处成X(e)&H(e)。因此,只要
7、按照输入信号理增益;多重窄带信号对处理器件的要求与频谱的特点和处理信号的目的,选择合适的ii窄带信号的要求类似。随着通信技术的发频率响应H(e),使得滤波后的输出Y(e)展,对于数字中频处理器件的要求也越来越满足系统要求即可。高。数字下(上)变频器主要包括一个数字本2.数字滤波器的类型及比较地振荡器、一个数字混频器和一个抽取(插值)滤波器。对于多重信号而言,可通过复用数字滤波器按其单位冲激响应的时域特转接器来完成分布式并行处理与多重输出之性可分为有限冲激响应滤波器(FIR)和无限冲激响应滤波器
8、(IIR)。IIR滤波器有一个或多个非零反馈系数,其反馈项包括一个或多个极点,当有冲激信号激励时,IIR滤波器总是有一个输出;FIR滤波器没有非零反馈图1通用软件无线电体系结构图系数(不存在极点),故当间的转换。此外,对于单个信号,可以利用直有冲激信号激励时,则输出是有限长的,其长接变换接收机将射频信号不经过数字或模拟度为计算循环长度。中频处理而直接转换为基带信号。但对于多由于IIR滤波器既有前馈多项式,又有重信号来说,通过
