信道化技术在软件无线电接收机中的应用

信道化技术在软件无线电接收机中的应用

姚　澄,朱灿焰,杨会保

(苏州大学电子信息学院　江苏苏州　215021)

摘　要:软件无线电是目前通信领域研究的热点,其关键技术之一的数字中频技术则是多速率信号处理理论的典型应用。介绍了一种基于多相滤波的数字信道化技术在软件无线电接收机中的应用,利用离散傅里叶变换(D FT )的成熟理论和多相滤波的灵活处理,在接收机的数字中频段提出了一种高效的处理结构,对其原理、性能和特点进行了深入地探讨和研究,较好地解决了当前无线通信中硬件速度和高速数据流不匹配的问题。计算机模拟结果证明了处理结构的可行性和有效性。

关键词:软件无线电;信道化;多相滤波器组;离散傅里叶变换

中图分类号:TN 911 文献标识码:B 文章编号:1004373X (2005)0701703

Appl ica tion of Channel ized Technology i n the Sof tware D ef i ned Rad io

YAO Cheng ,ZHU Canyan ,YAN G H u ibao

(Schoo l of E lectronic Info r m ati on ,Soochow U niversity ,Suzhou ,215021,Ch ina )

Abs tra c t :T he Softw are D efined R adi o (SDR )has becam e the focu s of research in comm un icati on s 1D igital In term ediate F requen 2

cy (IF )as one of its key techno logies ,is a typ ical app licati on of m u lti rate signal p rocessing theo ry 1T he app licati on of a digital chan 2nelized techn ique fo r SDR receivers is in troduced in th is paper 1Based on the m atu re theo ry of the D iscrete Fou rier T ran sfo rm (D FT )and the flex ib ility of the po lyphase filter bank decompo siti on ,an efficien t p rocessing arch itectu re is p resen ted in the digital IF part ,its p rinci p le ,perfo rm ance and characteristic are deep ly discu ssed and studied 1T he m ethod gives a better so lu ti on of the m is m atch be 2tw een the low er hardw are speed and h igh data rate of today ′s w areless comm un icati on s 1F inally si m u lati on resu lts show the efficiency of th is p ropo sed arch itectu re 1

Ke yw o rds :Softw are D efined R adi o (SDR );channelizing ;p loyphase filter bank ;D iscrete Fou rier T ran sfo rm (D FT )

收稿日期:20041214

1　引　言

软件无线电是近些年来崭露头角的新技术,他代表包括无线通信在内的几乎所有的无线电电子信息系统的发展趋势。为适应其发展,有必要对基于滤波器组的信道化方法进行研究。

理想的软件无线电结构[1]

在射频直接采样数字化,其核心思想就是将A D ,D A 变换器尽量靠近天线,在对信号充分数字化的基础上依靠软件来实现无线电的各项功能。但是现阶段,由于受微电子技术水平的限制,直接对射频(R F )进行采样还很难实现,成本上亦不合算。所以,在目前的软件无线电研究中,大部分都是首先将射频信号转换到中频,然后在中频对模拟信号进行数字化。数字中频软件无线电加上少量的高频模拟前端正逐渐成为理想软件无线电的一种经济实用的选择[2]

。中频软件无线电接收机的结构如图1所示。

对于单一信道而言,使用宽带A D ,D SP 和通用CPU 的软件无线电方法比传统的使用硬件集成的技术要昂贵

的多,而目前多通道接收机(数字下变频器)已有上市,如

Intersil 公司(原H arris 公司的半导体部分)的H SP 50216,GrayCh i p 公司的GC 4016,A nalog D evices 公司的AD 6624

和SoftCell 等。但这些接收机的主要问题是,必须事先确知在哪个信道上有信号,或者用一个全景接收机对整个频段进行搜索和监视以确定信号的位置[3]

。然而,如果搜索速度不够快,就会产生漏警现象以至于无法进行全概率的

信号截获。本文所讨论的基于滤波器组的信道化接收机就

是能够完成全概率信号截获的接收机。

图1　中频宽带接收机实现框图

2　信道化接收机

信道化接收机瞬时频带宽、动态范围大,能实现超宽带侦察。传统的技术是采用模拟电路来实现信道化,即:用模拟滤波器组把侦察频率范围分割为许多邻接的信道,如图2所示。

显然,当瞬时频带很宽时,需要非常多的滤波器,接收机将变得非常庞大。而在软件无线电信道化技术中,则

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1《现代电子技术》2005年第7期总第198期 通信与信息技术