软件无线电的原理与应用_第三章ppt课件.ppt

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1、第三章软件无线电的数学模型教学内容：SDR的基本结构SDR接收机的数学模型SDR发射机的数学模型3.1SDR的基本结构射频处理前端A/DD/ADSP软件SDR的三大组成部分A/D起关键作用：不同的采样方式对应不同射频处理前端的组成结构；影响DSP处理方式和处理速度；A/D性能严重制约整个SDR性能的提高SDR的三种组成结构两个采样定理：基于Nyquist定理的低通采样；带通采样射频直接带通采样；中频带通采样；射频全宽带低通采样SDR结构；射频直接带通采样SDR结构；宽带中频带通采样SDR结构；3.1.1射频全宽带低通采样SDR结构实际中，f范围为0.1

2、MHz~2GHz,采样率S≥2fH，前置超宽带滤波器的矩形系数为r,则fS≥2rfHr=2,fH=2GHz时,fS≥8GHzImpossible！此结构只适用于工作带宽不是很宽的场合，如HF(0.1MHz-30MHz)orVHF(30MHz-100MHz)射频全宽带低通采样SDR结构双工器超宽带滤波器分波段滤波器超宽带放大器超宽带放大器超高速超宽带A/D超高速超宽带D/A超高速DSP0.1M-2Gfs>2fmax受目前器件水平的限制，当前甚至将来实现难度非常大双工器滤波器滤波器放大功放A/DD/ADSP0.1M-30Mfs75M-90M短波低通采样SDR结

3、构除主采样外，还需要盲区采样双工器窄带电调滤波器功放放大内插上变频A/DD/ADSPf0/f0mfs/fm窄带电调滤波器3.1.2射频直接带通采样SDR结构前置滤波器不同---窄带电调滤波器vs宽带滤波器A/D采样速率不同---中高频采样vs超高速采样DSP处理速度不同---处理速度较低vs较高两种结构的区别：射频直接带通采样结构实现起来要容易得多，将会成为未来SDR的发展主流前置窄带电调滤波器与高工作带宽的A/D实现起来还是有相当难度采用多个采样频率增加了系统的复杂度特点:宽带中频结构；超外差体制；3.1.3宽带中频带通采样SDR结构双工器分段滤波器功放

4、高放放大A/DD/ADSP(软件)一中放滤波LOLOA/D前,D/A后的模拟预处理电路比较复杂；A/D采样数字化负担大大减轻；不需要第一种结构的超高速采样和第二种结构的高精度、高工作带宽所要求的采样保持放大器3.1.4三种SDR结构的等效数字谱一、低通采样数字谱进入接收通道的射频信号可以从低通数字采样后A/D数字谱中恢复前置跟踪滤波器不理想，产生采样盲区，从而需要多个采样频率，即一个主采样频率和M个盲区采样频率二、射频直接带通采样数字谱跟踪滤波器的中心频率满足：Whennisodd,Whenniseven,盲区采样频带盲区频带的中心频率盲区采样的数字谱与盲

5、区频带信号谱的关系：Whenmisodd,Whenmiseven,三、宽带中频带通采样数字谱设数字谱为，模拟频谱为n为偶数时n为奇数时结论无论是射频低通采样还是中频带通采样或者是射频直接带通采样，其采样后的频谱均可等效为其总带宽的基带谱。3.2SDR接收机数学模型单通道SDR接收机数学模型并行多通道SDR接收机数学模型基于多相滤波的信道化SDR接收机数学模型三种SDR接收机数学模型单通道SDR接收机数学模型单通道SDR接收机：　　在同一时刻只能接收所选择的一个信道的信号进行接收解调分析，不能同时接收多个信道的信号　　任何一种调制形式的信号S(n

6、)均可表示为载频不含信息，同相和正交分量可完全描述给定信号的特征。解调就是提取同相分量与正交分量。数字混频法、基于多相滤波的正交变换法数字混频提取正交分量低通滤波器主要用来滤除I(n)和Q(n)频谱分量以外的不需要的信号，截止频率为I(n)和Q(n)频谱分量中对应的最高频率，阻带截止频率应小于信道间隔的一半，以消除邻道干扰的影响。采样后滤波前信号带宽为　　，滤波后信号带宽为　　，而且　　　　　　，因此可以对I(n)Q(n)进行Ｄ倍抽取，抽取因子为抽取后信号谱结构不变，数据率降低Ｄ倍正交分量提取与抽取多级抽取结构抽取倍数Ｄ很大，低通滤波器所需阶数很高时，单级

7、实现困难！采用多级抽取来实现一个可供实现的软件无线电接收机模型---基于正交数字混频特点：利用高效数字滤波器－CICandHBFCIC--无需乘法运算，HBF—运算量小（偶数点为零）经过前两级抽取，采样率明显降低基于多相滤波正交采样的SDR接收机模型特点：通过改变采样频率来选取所需接收解调的信号；正交采样用多相滤波器实现；省去两个正交本振；两个延迟校正滤波器只需用８阶FIR滤波器实现；对A/D的要求此结构对采样振荡器要求比较高，必须根据信号的中心频率能精确地预置到带通采样公式n越大，对采样频率振荡器频率精度也越高通过多个并联的单通道接收机来实现并行

8、多通道SDR接收机数学模型多相滤波器组信道化SDR接收机数学模型