基于软件无线电的数字中频信号处理平台的设计
一种基于软件无线电的中频数字接收机的设计实现
一种基于软件无线电的中频数字接收机的设计实现邱雅;郭东恩【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2012(20)4【摘要】IF digital receiver with the digital signal processing technology continues to evolve and mature. This paper is based on the idea of software radio, combined with MATLAB and DSP development of novel methods, using the MATLAB- DSP integrated development environment Embedded Target for the TI TMS320C6000 DSP Platform, and it can create DSP executed code from Simulink model automatical ly. Thus shortening the DSP algorithm software development cycle. In this paper, the input signal is AM modulated, the sampling rate is 1. 6MHz, modulated signal is 2KHz, the carrier is 400KHz, after 128 -fold of extraction and filtering, the final output data flow rate is 12. 5KHz. Simulation experiments show that the use of software radio design not only meet the design requirements, but also enhances interoperability between different systems, compatibility, flexibility and reliability, while reducing costs.%中频数字接收机是随着数字信号处理技术的不断发展而成熟起来的;此文主要是基于软件无线电的思想,采用MATLAB和DSP相结合的新颖开发方法,利用MATLAB-DSP集成开发环境Embedded Target for the TI TMS320C6000 DSP Platform,从Simulink模型自动生成TIC6000 DSP的可执行代码,从而缩短了DSP算法软件的研发周期；文中的输入信号是AM调制信号,采样率为1.6MHz,调制信号为2kHz,载波为400kHz,经过128倍抽取和滤波,最后输出数据流速率为12.5kHz;通过仿真实验证明,采用软件无线电的思想不仅满足了设计需求,而且增强了不同系统之间的互通性、兼容性、灵活性和可靠性,同时降低了成本.【总页数】4页(P1070-1072,1075)【作者】邱雅;郭东恩【作者单位】南阳理工学院软件学院,河南南阳473004;南阳理工学院软件学院,河南南阳473004【正文语种】中文【中图分类】TN85【相关文献】1.一种双通道中频数字接收机的硬件设计实现 [J], 步麟;司伟建2.一种基于软件无线电技术的中频数字接收机的实现 [J], 吕幼新;雷霆;郑立岗;向敬成3.基于软件无线电的零中频数字接收机研究 [J], 王晓英;邹传云;荣思远4.基于软件无线电的零中频数字接收机研究 [J], 王晓英;邹传云;荣思远5.基于软件无线电的宽带中频数字接收机的设计实现 [J], 李瑞娥; 费文晓; 姚远程; 韩雪梅因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于软件无线电的短波中频数字化平台的研究和实现
基于软件无线电的短波中频数字化平台的研究和实现本文是根据公司生产过程中遇到的实际问题所进行的一个硬件平台研发课题。
平台以DSP+FPGA架构为核心,利用FPGA编程的灵活性和应用的广泛性,实现了一种基于FPGA的软件无线电中频数字化平台。
本文设计并实现了在中频及基带进行数字化处理的硬件处理平台,不仅提高了电台的收发性能,而且使电台部分具有了软件无线电功能,通过加载不同的软件模块可实现多种业务的通信,灵活性及适应性大大提高。
目前该平台通过了性能测试和实验验证,而且已经投产。
作者在对公司现有两种不同中频的某型短波电台的进行分析和研究的基础上,主责完成了短波中频数字化平台硬件平台的总体设计,主要是就是平台原理方案的设计,包含器件选型、接口定义、原理图设计以及PCB电路板图的绘制,底层驱动程序和测试程序设计。
合作完成了用FPGA实现数字上下变频及整机联调工作。
本论文总体结构就是按照平台设计中所做工作的内容顺序进行。
开始介绍了论文课题的由来背景以及课题所要达到的目的及论文总体结构规划。
接着是平台原理介绍,介绍硬件平台所使用的电路芯片以及主要电路的在平台中的作用和特点,便于理解给出了原理设计中接口电路的简要原理设计框图。
接下来就是中频数字化原理,讲述了平台数字上变频和数字下变频设计中所使用的滤波器的简要分析。
给出了平台硬件设计中底层驱动程序的实现以及部分软件的实现方案,用FPGA实现数字上变频和数字下变频中各种滤波器的具体设计。
最后介绍了硬件平台的调试,根据作者的调试经验,介绍了调试前需要准备的测试仪器以及测试环境的建立过程,描述了调试步骤,总结了调试时需要注意的问题,小结了平台调试过程中出现的问题及分析思路和解决办法。
对硬件平台原理图设计以及PCB印制板绘制需要的注意事项做了简要介绍,以此平台为基础展望了未来平台发展的方向。
一种基于软件无线电的通用信号处理平台的设计
一种基于软件无线电的通用信号处理平台的设计随着无线通信的迅猛发展,科技水平的不断提高,人们对无线通
信收发机提出了越来越高的要求。
现代世界是一个信息时代,信息的传输可以是无线也可以是有线。
而无线通信技术凭借其成本低,携带方便,无需布线的优势快速进入到许多领域。
为了适应市场需求,满足用户需要,各种技术应运而生。
高质量,宽带化是其共同的目标,通信频率也越来越高。
所谓软件无线电,是指构造一个具有标准化,模块化,开放性的硬件平台,将各种功能用软件来完成,同时使宽带A/D转换
器尽可能靠近天线,以充分实现数字化,提高可编程性。
软件无线电的最终目的就是要使通信系统摆脱硬件系统结构的束缚,通过软件实现各种功能。
本文的基本思想是基于一套通用硬件平台,将尽可能多的无线通信功能用软件来实现,使得通信系统具有高度灵活性和最大的适应能力,以满足现代通信对互连互通、多模式等的要求。
尤其是在军事通信领域,研制新一代的具有软件无线电功能的通信电台是解决高科技条件下协同作战通信的有效措施。
基于SCA软件无线电的数字中频系统设计
基于SCA软件无线电的数字中频系统设计赵秋明;丁云;翟江辉【期刊名称】《电视技术》【年(卷),期】2011(35)23【摘要】Digital IF system is the core part of software defined radio(SDR) platform, which has high requirements on A/D, D/A performance. According to the software defined radio SCA specifications, through detailed analysis of the devices selection, parameter setting, filter design and other key parts, a digital IF system based on the existing baseband system is designed, mainly included AD6645 completing analog-to-digital conversion (ADC), AD9772A completing digital-to-analog conversion(DAC) and a special clock chip CDCM7005 providing clock for each section. The digital IF system u-sing FPCA as a bridge, uniformly managed by DSP management system, with full programmability, allows loading different software for different to a-chieve different function.%数字中频是软件无线电平台的核心组成部分,对A/D,D/A性能有很高的要求.根据软件无线电SCA规范,在已有的基带系统基础上,通过对器件选型、参数设定、滤波器设计等关键部分的详细分析,设计了一套与之匹配的数字中频系统,主要包括AD6645完成模数转换,AD9772A完成数模转换,以及CDCM7005专用时钟芯片为各部分提供时钟.该数字中频系统以FPGA为桥梁,由DSP管理系统进行统一管理,具有完全的可编程性,允许通过加载不同的软件来实现不同的功能.【总页数】4页(P59-62)【作者】赵秋明;丁云;翟江辉【作者单位】桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】TN911.72【相关文献】1.基于软件无线电的宽带数字中频接收机研究 [J], 谢先明2.基于SCA规范的软件无线电系统设计 [J], 王庆生3.基于AD6620和ADSP2191的数字中频软件无线电接收系统 [J], 杨俊;陈晓露;杨波4.基于AD6620和ADSP2191的数字中频软件无线电接收系统 [J], 杨俊;陈晓露;杨波5.基于SCA的新型软件无线电系统设计与实现 [J], 张彦宇;吴俊;方志军;赵嵩源;朱伏生因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于软件无线电的短波通信中频数字化
基于软件无线电的短波通信中频数字化关键字： 软件 无线电 短波通信 中频数字化引言软件无线电技术的宗旨是构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，将无线通信的各种功能，如工作频段、调制解调类型、数据格式、加密抗干扰模式、通信协议等用软件来完成，并使宽带A/D和D/A转换器尽可能靠近天线。
理想的软件无线电结构如图1所示。
其中，N-/RT为准时和实时;信源/信宿包括窄带业务与未来的宽带业务。
传统的短波电台由于频率资源拥挤，时变电离层信道严重的频率选择性衰落以及多径时延、各种大气噪声以及人为无线电噪声的影响，只适合于传输模拟话音以及低速率数据。
随着现代无线通信理论与软硬件技术的发展以及对电离层信道特性的深入探索，短波电台出现了以下几方面的变化：①采用跳频技术来提高抗干扰能力;②采用自适应通信技术来提高建链能力;③数据通信(包括图文数据及声码话数据等)成为重要的业务方式;④采用数字加密方式等。
理论上就目前ADC的速度而言能够满足对短波波段信号进行低通采样，但直接在射频端进行A/D转换存在以下问题。
①严重影响接收机的选择性和灵敏度，一般射频频段内会存在若干强窄带干扰，为防止超载并降低ADC的量化噪声，ADC必须具有大动态范围，而当信号很弱接近噪声基底时，ADC的无寄生动态范围SFDR指标决定了接收机总的SNR，ADC的实现难度很大;②短波波段带宽较宽，ADC前的宽带抗混叠滤波器与宽带放大器目前性能还不够理想;③ 数字信号处理器对射频段窄带信号进行信道分离解调难度很大;④ADC采样孔径抖动引起的信噪比恶化相对严重。
因此，目前对传统短波电台的数字化改造大都保留了电台的射频以及模拟混频环节，而在频率较低并且固定的二中频处进行。
本文中我们设计的短波中频数字化平台是在二中频500kHz处进行数字化，从而省去传统电台的边带滤波等一系列模拟解调环节，构筑一个统一的硬件平台实现单边带、调幅、等幅报音等的软件调制解调，并在此基础上加载跳频、自适应、并行及串行Modem 数传等调制解调模块。
软件无线电数字化中频接收机设计与实现的开题报告
软件无线电数字化中频接收机设计与实现的开题报告一、选题背景及意义随着数字信号处理技术的发展，软件定义无线电（Software Defined Radio, SDR）的概念被提出并得到了广泛应用。
现有的硬件无线电设备大多是采用硬件电路设计实现的，其功能和性能都由硬件电路决定，而且硬件电路的设计和实现较为复杂，调试和升级也比较困难。
采用软件无线电数字化中频接收机设计实现，可以将无线电接收机的一些功能和处理过程通过软件实现，从而降低了硬件的设计和开发难度，同时也可以实现更灵活的功能和更优秀的性能。
二、研究目的和研究内容本课题的研究目的是设计和实现一种基于软件无线电数字化中频接收机的无线电接收系统，主要包括以下内容：1.设计无线电数字化中频接收机的原理，包括信号采集、数字化、中频处理和信号解调等部分。
2.对无线电数字化中频接收机的主要模块进行设计和实现，包括RF 前端模块、基带数字化处理模块和信号解调模块。
3.进行实验验证和性能分析，对系统的灵敏度、动态范围、带宽等参数进行测试和分析。
三、研究方法和技术路线本课题的研究方法主要是基于软件无线电数字化中频接收机的设计和实现，主要技术路线如下：1.进行软件无线电数字化中频接收机的原理研究，包括信号采集、数字化、中频处理和信号解调等内容。
2.针对软件无线电数字化中频接收机的原理，进行系统的设计和实现，其中包括RF前端模块、基带数字化处理模块和信号解调模块等部分。
3.进行实验验证和性能分析，对系统的灵敏度、动态范围、带宽等参数进行测试和分析，从而得出系统性能的优缺点和现实应用的可行性。
四、预期成果和创新点本课题的预期成果是设计和实现一种基于软件无线电数字化中频接收机的无线电接收系统，主要创新点如下：1.采用软件无线电数字化中频接收机的设计方案，实现无线电接收机的灵活性和性能优化。
2.通过实验验证和性能分析，评估系统的性能和可行性，为软件无线电数字化中频接收机的应用提供理论和实践基础。
基于软件无线电的中频数字化技术工程的研究与应用的开题报告
基于软件无线电的中频数字化技术工程的研究与应用的开题报告1. 研究背景和意义随着无线电技术的不断发展，软件无线电技术受到越来越多的关注。
在软件无线电技术中，中频数字化技术是其中一个重要的研究方向。
中频数字化技术是一种将射频信号转换成数字信号的技术，它可以将传统的射频电路转换为数字电路，从而实现数字处理，具有很高的灵活性和可靠性。
中频数字化技术在无线电领域中有着广泛的应用，例如数字广播、数字通信、数字雷达等。
随着数字化技术的不断发展，中频数字化技术的研究将对无线电技术发展产生重要的推动作用。
2. 研究内容和方法本研究的主要内容包括中频数字化技术的原理研究、中频数字化技术工程的设计与实现、中频数字化技术在无线电系统中的应用等。
其中，中频数字化技术的原理研究包括信号采样、信号混频、数字滤波等方面的研究。
中频数字化技术工程的设计与实现包括硬件设计和软件设计两个方面。
在硬件设计方面，研究人员将设计和制作一个中频数字化板卡，实现对射频信号的数字化处理；在软件设计方面，研究人员将编写相应的程序，实现数字信号处理算法的设计与实现。
最后，研究人员将探索中频数字化技术在无线电系统中的应用，包括数字通信、数字雷达、数字广播等方面的应用。
研究方法包括文献调研、实验研究、系统仿真等多种方法。
在文献调研方面，研究人员将查阅相关文献，了解国内外该领域的最新研究进展和成果。
在实验研究方面，研究人员将利用实验室的设备进行实验验证，验证中频数字化技术的正确性和可行性。
在系统仿真方面，研究人员将利用MATLAB等工具进行系统仿真，探索中频数字化技术在无线电系统中的应用。
3. 研究预期结果本研究的预期结果包括：1）对中频数字化技术的原理有深入的理解和掌握；2）设计和制作一个中频数字化板卡，实现对射频信号的数字化处理；3）编写相应的程序，实现数字信号处理算法的设计与实现；4）探索中频数字化技术在无线电系统中的应用，实现数字通信、数字雷达、数字广播等方面的应用。
软件无线电接收数字中频的设计与实现的开题报告
软件无线电接收数字中频的设计与实现的开题报告1. 研究背景和意义软件无线电是指利用数字信号处理技术完成射频前端到中频处理的信号处理过程。
相比传统无线电，软件无线电具有灵活性、可重配置性和高性能的优势，成为了现代通信系统的重要组成部分。
而数字中频接收机是软件无线电中的一种典型方案，实现了信号的数字化和处理，并可以通过软件实现各种分类、分析和解码方法。
本文将从数字中频接收机的设计和实现的角度，研究软件无线电技术在第三代移动通信中的应用。
通过学习和探讨数字中频接收机的实现原理和数字信号处理算法，提高软件无线电的能力和可靠性，从而为第三代移动通信技术的发展做出贡献。
2. 研究内容和方法本文将分析数字中频接收机的数据传输模式和数据处理方法，详细介绍数字信号处理算法的基本原理和流程，并阐述数字中频接收机硬件设计的基本原则和实现方法。
同时，基于MATLAB和Simulink软件，实现数字中频接收机，进行仿真和实际测试。
3. 研究的主要内容和预期目标本文的研究内容主要包括：(1) 数字中频接收机的数据传输模式和数据处理方法；(2) 数字信号处理算法的基本原理和流程；(3) 数字中频接收机硬件设计的基本原则和实现方法；(4) 基于MATLAB和Simulink软件的数字中频接收机仿真和实际测试。
预期目标：(1) 理解数字中频接收机的实现原理和数字信号处理算法；(2) 掌握数字中频接收机的硬件设计方法；(3) 能够基于MATLAB和Simulink软件实现数字中频接收机，并进行仿真和测试；(4) 完成可行性研究，为后续设计和应用提供支持和建议。
4. 研究难点和创新点(1) 数字中频接收机的数据传输模式和数据处理方法的研究；(2) 数字信号处理算法的实现和优化；(3) 数字中频接收机硬件设计的实现和测试；(4) 创新网格化设计方法，提高数字中频接收机的可重构性和稳定性。
5. 研究计划第一年：(1) 对数字中频接收机的数据传输模式和数据处理方法开展研究；(2) 实现数字信号处理算法，并进行性能测试；(3) 探讨数字中频接收机硬件设计的基本原则和在FPGA中的实现方法。
软件无线电数字中频系统的设计与实现
号数字化后的处理任务由现场可编程门阵列 （Field Programmable
Gate Array ， FPGA ） 来 完成 ； 在 发 射链 路 ，FPGA 处 理后 的 数 据
经 过 插 值 滤 波 、 数 字 上 变 频 ， 经 过 D/A 器 件 数 模 转 换 后 ， 输 出 模 拟 中 频 信 号 ，再 经 射 频 模 块 调 制 到 射 频 后 ，经 天 线 发 送 出去 。
2
系统设计关键技术
系统 硬 件平 台 主 要由 中 频 采样 模 数 转 换 、 中 频 输 出 数 模
转换以及核心处理器件 FPGA 3 部 分 组成 。 假 设 本系 统 带 宽 为 25 MHz ， 下 行 信 号 中 心 频 率 为 130~150 MHz ； 上 行 信 号 中 心频率为 85~105 MHz 。
软件无 线 电的 基 本 思想 是 将 模数 （A/D ）、 数 模 （D/A ） 变换 尽 可 能 的 靠 近 天 线 ，尽 量 减 少 模 拟 信 号 处 理 环 节 ，用 功 能 化 的 软 件来 完 成 尽可 能 多 的无 线 电 台功 能 ， 通 过软 件 更 新 改 变 硬 件配 置 结 构 ， 实 现 新 的功 能 ， 软 件无 线 电 采用 标 准 的 、 高 性 能的开放式总线结构 ，以利于硬件模块的不断升级和扩展 [1-2]。 数 字中 频 系 统是 负 责 连接 基 带 部分 和 射 频部 分 ， 是 整 个 软 件 无线电系统信号处理和控制的核心 。 本文设计了一种数字中 频信 号 处 理系 统 的 通用 硬 件 平台 ， 具 有 模块 化 、 开 放 性 、 可 扩 展性 等 特 点 ， 能 兼 容 不同 带 宽 、 不同 制 式 的信 号 ， 并 利 于 系 统 的后续升级 ， 符合未来无线通信的需求 。
基于软件无线电中频接收系统的设计方案
基于软件无线电中频接收系统的设计方案
1.引言
软件无线电提出了一种崭新的设计、制造和使用无线通信系统与设备的思想，它摆脱了面向用途而完全依赖于硬件的传统无线电设计思路，通过一种模块化的通用硬件平台，把系统提供的业务从长期依赖于固定电路的方式中解放出来，利用软件可编程、易修改和成本低(硬件投入少)的优势，把无线通信技术水平
提升到一个新的高度。
本文设计了一种基于软件无线电中频接收系统方案，并通过MATLAB软件对其进行了仿真验证。
2.软件无线电基本结构
软件无线电的结构基本上可以分为3种：射频低通采样数字化结构、射频带通采样数字化结构和宽带中频带通采样数字化结构。
本文不对其结构进行详细阐述，针对其所存在的不足之处，结合软件无线电接收机的两种数学模型，提出了一种可供实现的基于软件无线电中频接收系统框图结构，如图1.1所示。
图中虚线框内的模块即模数转换(A/D)模块和数字下变频(DDC)模块为本文的主要设计部分。
3.软件无线电中频接收系统的MATLAB程序设计
模数转换器的工作过程大致可以分为采样、量化、编码等三个环节。
图3.1 是A/D转换模块程序设计流程图，图3.2是数字下变频模块程序设计流程图。
输入信号是一个载频为60MHz、带宽为20MHz的带通信号，如图3.3所示。
中频软件无线电接收硬件平台的设计与实现的开题报告
中频软件无线电接收硬件平台的设计与实现的开题报告一、选题背景和研究意义随着无线电技术的发展和普及，越来越多的人开始关注无线电通信和解码技术。
然而，要进行无线电通信和解码需要掌握一定的硬件和软件技能，这对普通用户来说相对困难。
为了解决这一问题，我们计划设计和实现一种基于中频软件的无线电接收硬件平台，以便普通用户可以轻松进行无线电通信和解码。
该平台将提供易于使用的中频软件和相应的硬件设备，以方便用户进行无线电接收、解码和调试。
二、研究内容和主要思路本项目将采用以下主要思路：1. 设计和制造一种适合本项目的中频软件无线电接收硬件平台原型，包括AD、DA转换器和RF前端。
2. 开发一套易于使用的中频软件，并将其与该硬件平台集成。
3. 集成各类无线电接收、解码和调试功能，提供易于使用的用户界面。
4. 测试和优化硬件和软件性能，确保平台的性能和可靠性。
三、预期成果和应用价值本项目的预期成果是一种易于使用的中频软件无线电接收硬件平台，内置各类无线电接收、解码和调试功能。
该平台将极大地方便用户进行无线电通信和解码，提高其学习和研究的效率。
此外，该平台还可以用于以下领域：1. 无线电爱好者的交流与学习。
2. 无线电通信和调试应用。
3. 无线电数据通信和解码应用。
四、研究进度和计划本项目的研究计划和进度如下：1. 第一阶段（2周）：完成中频软件无线电接收硬件平台的初始设计和制造。
2. 第二阶段（4周）：开发中频软件，实现各类无线电接收、解码和调试功能。
3. 第三阶段（3周）：测试与优化平台性能。
4. 第四阶段（1周）：撰写结题报告和附加文件。
五、预期研究结果我们预计本项目能够成功开发出一种易于使用的中频软件无线电接收硬件平台，内置各类无线电接收、解码和调试功能。
该平台的可靠性和性能将得到重点考量和优化。
通过本项目的研究和开发，我们旨在为无线电通信和解码爱好者们提供更加便利和高效的工具，以推动无线电技术的发展和普及。
基于软件无线电的中频信号处理平台研究与实现
基于软件无线电的中频信号处理平台研究与实现传统的无线电台是面向硬件和具体功能设计的,不同的电台使用不同的通信体制,不能直接互联互通,兼容性差,升级成本高。
软件无线电(Software Defined Radio,SDR)的基本思想是将A/D、D/A过程尽量靠近天线,并构建一个通用硬件平台,尽可能的用软件来实现电
台的各种功能,通过加载不同的软件实现不同的通信体制,增加新的
通信功能只需要增加一个软件模块即可。
软件无线电技术是通信领域的第三次技术革命,具有广阔的应用前景。
本文分析了软件无线电关键器件ADC、DAC的主要指标,着重研究了SCA规范和软件无线电的结构体系,并对各种结构体系的优缺点做了具体分析,在此基础上,结合课题实际要求设计了一个有实用价值的软件无线电中频信号处理平台。
该平台基于中频带通采样结构,划分为基带系统和中频系统两部分进行设计。
基带系统用“达芬奇”系列DSP中的ARM内核完成系统管理,用FPGA完成上下变频和基带信号处理,DSP内核通过高速接口为FPGA提供协同处理。
中频系统分别用AD6645、AD9772A实现高速A/D、D/A转换,另外用CDCM7005设计了高质量的独立时钟系统。
最后,完成了中频信号处理平台的硬件设计和调试工作,并用System generator设计了一个2ASK调制解调模块对整个平台进行了验证。
结果表明本平台能够顺利完成中频信号处理工作,具有可行性和实用性。
本文的研究工作为实际的软件无线电平台研发提供了一种实现方案,为后续的研究工作提供了实际的验证平台,有助于加快研究进展。
一种基于射频数字化的信号处理平台设计及实现
一种基于射频数字化的信号处理平台设计及实现发布时间：2021-09-06T15:54:21.693Z 来源：《中国科技信息》2021年9月下作者：陈笑飞邵东晖[导读] 超短波频段的无线通信信号普遍存在短时突发的特点，传统信号处理平台因技术体制限制存在通道资源不足、信号发现难、接收内容不完整等问题。
本文设计实现了一种基于软件无线电射频直采的信号处理平台，可具备瞬时全频段信号接收处理能力，信号截获效率高且完整性好，与传统方式比较有明显能力优势。
中国电子科技集团公司第三十六研究所陈笑飞邵东晖浙江嘉兴 314033摘要：超短波频段的无线通信信号普遍存在短时突发的特点，传统信号处理平台因技术体制限制存在通道资源不足、信号发现难、接收内容不完整等问题。
本文设计实现了一种基于软件无线电射频直采的信号处理平台，可具备瞬时全频段信号接收处理能力，信号截获效率高且完整性好，与传统方式比较有明显能力优势。
关键词：软件无线电，射频直采，超短波、突发信号超短波通信[1]通常指30~300MHz频段，属于视距通信手段，具有一定的绕射能力，设备架设使用简单，能够提供中低速数传功能和话音通信功能，适用范围广，能够满足多种情况下的通信任务需求，被广泛应用于电视、调频广播、雷达探测、医疗、移动通信、军事通信[2-3]等多个领域。
超短波频段电磁环境复杂，频率范围宽、信号数量多、包含全域各种军、民、敌、我的电磁信号，信号类型主要包括常规AM/FM、复合二次调制，跳频等多种样式，且普遍存在盲突发特性，要想及时高效地从电磁背景中搜索截获完整的有用信号存在很大困难。
1.信号接收处理体制选择目前传统的数字信号处理平台在使用中主要依靠操作员人工完成信号的发现、识别、分析、数据采集和监听等任务，常用的信号接收处理平台主要有以下几种。
a)传统方式一：频率扫描截获模式频率扫描截获模式的典型代表是业内常用的I8500接收机，单通道，具备信道扫描、频段扫描、程序扫描多种方式。
基于软件无线电的数字中频信号处理平台的设计
基于软件无线电的数字中频信号处理平台的设计一设计的背景和需求软件无线电是近十几年来提出来的一种实现无线通信的新概念和新体制。
它的核心是: 将宽带A/D和D/A变换器尽可能地靠近射频或者是中频, 把硬件作为无线通信的基本平台, 并且尽可能多地采用软件来完成一些在传统意义上由射频及中频模拟电路完成的功能, 如系统的工作频段、调制方式由软件来定义, 增加了系统的灵活性。
应用了软件无线电技术的系统成本低, 升级换代方便, 只需改写软件, 不需做硬件的重新设计, 系统就可重复性得到改善, 还可通过相应软件设计就可以在同一硬件平台上完成多种标准、多种业务。
特别对于当前3G多种标准不统一的情况，软件无线电技术有很高的优越性。
限于目前的器件水平，要实现真正意义上的软件无线电平台，即在射频前端就开始采样和数字处理还无法做到，目前通常从中频开始应用软件无线电技术的相关设计思想。
TD-SCDMA直放站需要对基带信号进行处理，初期需要进行同步设计，后期需要进行广播信道解调。
出于研发及技术积累的需要，要求设计一套硬件平台，采用软件无线电的设计思想，完成对TD信号的解调设计。
同时为了满足其他3G标准和新产品的研制需求，要求该平台硬件上不需作大的改动，仅以软件算法上的变动来完成新设计的总体验证。
二方案的论证本文先从接收机角度讨论通用信号处理平台，先分析目前的接收机设计模式，然后给出平台的总体设计方案。
1 软件无线电的体系结构按照采样方式可以把软件无线电分为三种结构形式：（1）射频低通采样软件无线电结构如图1所示图1超宽带和超高速的ADC与DAC实现模拟和数字信号之间的转换，超高速DSP 实现对信息的全部处理。
此软件无线电的结构最为简单，模拟电路的数量减少到最低程度。
但是，限于目前的器件水平，很难达到，只是一种理想结构。
（2）射频带通采样软件无线电结构如图2所示图2其前端接收并不是全宽带的，而是先经过电调滤波选取所需的信号，再经过放大后，进行带通采样，由高速DSP进行处理。
基于SCA软件无线电的数字中频系统设计
基于 Ｓ Ａ软件无线电的数字中频系统设计 Ｃ
赵秋明ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 丁 云。 翟江辉
（ 桂林 电子科技 大学 信息与通信学院， 西 桂林 ５ １０ ） 广 ４ ０４
【 摘
要】数字中频是软件无线电平台的核心组成部分， Ａ Ｄ Ｄ Ａ性能有很高的要求。根据软件无线电Ｓ Ａ规范， 已有的 对 ／ ，／ Ｃ 在
ｐｒ ， ｉ ｔ ｓ ｍ ｂ ｓ ｅｅｉｉｇ ａ ｂ ｎ ｓ ｍ ｉｄ ｓ ｎｄ ｍ ｉ ｙ ｎ ｌ ｅ Ｄ ６ ５ｃ ｐ ｔ ｇ ｎｌ — ～ ｉ ｔ ｏｖｒ ｏ Ａ Ｃ ， ａ ｓ ａ ｇ ａ Ｉ ｓ ｔ ａ ｄｏ ｔ ｓ ｎ ｓ ａ ｄｓ ｔ ｅｉ ｅ ， ａ ｌ ｉ ｕ ｄＡ ６４ ｏ ｌ ｉ ａ ｇ ｔ ｄ ａ ｃｎ ｅ ｉ ｔ ｄ ｉｌＦ ｙ ｅ ｅ ｎｈ ｘｔ ｂ ｅ ｙｅ ｓ ｇ ｎ ｃ ｄ ｍ ｅｎ ａ ｏ ０ 舀 ｌ ｓ ｎ（ Ｄ ） Ａ ９ ７ Ａ ｃｍ ｌ ｉ ｉ ｔ —ｏ ａ ａ ｇｃｎ ｅ ｉ （ Ａ ） ｎ ｅ ｉ ｌ ｋｃ ｉ Ｃ Ｃ ７０ ｒ ｉ ｎ ｏｋｆ ａｈ ｅ ｔｎ Ｔ ｅ ｉｔ ｓ ｍ Ｕ Ｄ ７ ２ ｏ ｐ ｔ ｇｄ ａ ｔ ｎｌ ｏｖｒ ｏ Ｄ Ｃ ａ ｄ ｓ ｃ ｌ ｏ ｈ Ｄ Ｍ ０ ５ｐｏ ｄ ｇ ｌ ｒ ｃ ｃ ｏ ． ｈ ｇ ｌ Ｆｓ ｔ ｅｎ ｌ — ｏ ｓｎ ａ ｐ ａｃ ｃ ｐ ｖ ｉ ｃ ｃ ｏｅ ｓ ｉ ｄ ｉ Ｉ ｙｅ — ａ
频等处理后送人 Ａ ９７ Ｄ ７２完成 Ｄ Ａ变换 ， ／ 最后送入射频前
软件无线 电作 为未来 无线 电技 术 的发展 方 向 ， 其核 端 。Ｃ Ｃ ７ ０ Ｄ Ｍ ０５则合成 与基准 时钟 同相 的时钟 分别送 入 心思想就是通过软件 编程实现各种功能 ， 减少对具体硬件 Ａ Ｃ，Ａ Ｆ Ｇ 保 证 了时钟 高精度 和相 位一致 性 。为 Ｄ Ｄ Ｃ，Ｐ Ａ， 电路 的依赖 ， 以达到最大 的灵活性和开放性 。理想 的软件 了满足软件无线 电的 Ｓ Ａ规范需求 ， 了相应 的 Ｆ Ｇ Ｃ 设计 ＰＡ 无线 电技术是直接在射 频端进行数 字化处理 （ ／ Ａ Ｄ和 Ｄ 软件 接 口， 用 Ｃ Ｒ Ａ 中 间 件 与各 功 能 组 件 连 接 ， ／ 利 ＯＢ 使 Ａ变换 ） 但是 以目前 的器件性 能和技 术无法实 现工程实 Ｄ Ｐ管理系统 通过 Ｆ Ｇ ， Ｓ Ｐ Ａ桥 梁 直接管 理 数字 中频 部分 。 际应用 ， 因此必须采用模拟技术将射频信号变换为适合 于 数字 中频系统通过高速连接器 与基带系统 直接对接 。整 数字化处理 的宽带 中频 信号 。在 中频进 行数字 化处理不 个 系统框 图如图 ｌ 所示 。 仅 大大简化 了射频前端放大器 和滤波器 的要求 ， 也降低了
基于软件无线电的硬件平台设计
ｗｗｗ．ｅｃｄａ．ｃｎ ２００７．１１
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第９卷 第１１期 ２００７年１１月
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ＆ Ｄｅｖｉｃｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
Ｖｏｌ．９ Ｎｏ．１１ Ｎｏｖ． ２００７
价比高， 可以得到广泛的应用。
４ 硬件平台设计
为 满 足 软 件 无 线 电 相 容 性 （Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）、 灵活性 （Ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ）、可重构性 （Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｉｌｉｔｙ） 和 可 升 级 性 （Ｕｐｇｒａｄｅａｂｉｌｉｔｙ） 等 要 求 ， 本 硬 件 平 台使用了大规模的ＦＰＧＡ和高性能定点双ＤＳＰ作为 核心器件， 此外， 还选用有一个ＡＲＭ来起辅助控 制作用。本设计的硬件平台结构如图２所示。
３ 中频数字化
软件无线电的核心思想是对射频模拟信号尽 可能的直接进行数字化， 以将其变换成适合于 ＤＳＰ或ＰＣ机处理的数字信号， 然后通过软件 （算 法） 来完成各种功能， 使其具有更好的可扩展性 和应用环境适应性。但目前， 由于受器件水平的 制约， 直接对射频信号进行采样处理还有一定难 度。因此， 目前的软件无线电系统在保留了软件 无线电通用、灵活、开放的前提下， 一般均采用 中频数字化技术， 即先用一个本振信号与被数字 化的输入信号进行混频 （也可以经过几次混频）， 将其变化为统一的中频信号， 然后再进行数字 化。因此， 在目前， 中频数字化技术是软件无线 电的核心技术之一。
图２ 硬件平台结构
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第９卷 第１１期 ２００７年１１月
设计参考
Ｖｏｌ．９ Ｎｏ．１１ Ｎｏｖ． ２００７
（ａ） ＋Ｖ码检测
（ｂ） － Ｖ码检测
ห้องสมุดไป่ตู้（ｃ） ＨＤＢ３译码器输出波形 图５ ＨＤＢ３译码器的仿真结果
宽带中频软件无线电的硬件平台设计
采样速率 /MSPS 155 200 210 400 210 500 105 65 210 105 75
转换位数 /b 14 16 14 14 13 12 14 12 12 12 10
无杂散动态范围 /dB 90 90 85 80 79 77 100 80 80 80 80
工作带宽 /MHz 780 740 800 1440 500 2300 270 250 700 700 175
嵌入式存储器
嵌入式乘法器
可提供150个18×18bit乘法器，可以实现通用的DSP功能，例如，数控振荡器、高效数字滤波器和
有限冲击响应滤波器等。是实现数字信号处理应用的低成本和最理想的器件。
支持单端I/O
支持平时系统中经常使用的LVTTL、SSTL、HSTI、PCI等各种单端I/O接口标准。
支持差分I/O
中频采样频率高达200MHz
采样抖动：0.1ps 无杂散动态范围为100dB 功耗小于1.5W
A/D转换器的电路设计
AD6645与FPGA通信电路示意图
A/D转换器的电路设计
AD6645差分输入前端电路
A/D转换器的电路设计
AD6645编码差分输入前端电路
FPGA的选型
• 孔径误差
对一个动态输入的模拟信号来讲，在A/D转换器接通的孔径时间里，所输入的 模拟信号的值是不确定的，所以会引起不确定的输出误差，这个不确定的输出 误差就称为孔径误差。
A/D转换器的性能比较与计算
模拟中频信号本身的中心频率为70MHz，带宽为20MHz，根据宽带中频带通采样定理
(这里n=2)，可以得到所需要采样频率的大小，即：
LPF
IF
Cosx
解
基于软件无线电的可调中频调制器的设计和实现
基于软件无线电的可调中频调制器的设计与实现1. 引言：软件无线电（software defined radio）是无线电系统从模拟到数字再向前发展的新阶段。
其目标是在可编程的硬件平台上通过注入不同的软件，实现对工作频段、调制解调方式、信道多址方式等无线功能的改变。
在软件无线电的研究过程中，调制解调技术是无线通信系统的重要组成部分。
目前对于软件无线电调制技术的实现多是采用具有调制功能的专用芯片（其中应用较为广泛的是AD公司的AD985X系列）[1]或是采用可编程器件结合专用芯片方法实现[2]。
然而在某些场合，调制方式和控制方式会与系统的要求差距很大。
因而，完全采用高性能的FPGA器件设计出符合要求的调制电路就是一个很好的解决方法[3]，此方法提供了一个良好的数字无线通讯系统的验证环境，可将多种调制算法在实验平台上实现，并通过平台提供的基本控制对系统进行验证仿真。
并且用这种软件化硬件的设计方法，可以产生多种模式的数字调试方式，具有集成度高、易于升级等优点。
本文基于DDS（直接数字频率合成）的技术原理，采用Altera公司推出的在FPGA上进行DSP开发的开发工具DSP Builder软件，设计了一种适合与软件无线电使用的可调中频数字调制器，实现FSK、PSK、ASK三种调制方式，并通过FPGA芯片进行系统验证。
2. DDS的基本原理DDS(Direct Digital Synthesize)即直接数字合成，是一种新型的频率合成技术，图1为DDS的基本实现原理结构图。
DDS以数控振荡器的方式，产生频率、相位和幅度可控的正弦波[5]。
电路包括相位累加器、相位调制器、正弦ROM查找表、基准时钟源、D/A转换器等组成。
其中前三者是DDS结构中的数字部分，具有数控频率合成的功能。
DDS 是基于查找表方法，将一个正弦波周期的N个均匀采样点存储在存储器中，以均匀速率将这些采样点输送到DAC，即可得到一个单频正弦波，如果每隔K个采样点输出一个数据，则会得到K倍频的正弦波。
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基于软件无线电的数字中频信号处理平台的设计一设计的背景和需求软件无线电是近十几年来提出来的一种实现无线通信的新概念和新体制。
它的核心是: 将宽带A/D和D/A变换器尽可能地靠近射频或者是中频, 把硬件作为无线通信的基本平台, 并且尽可能多地采用软件来完成一些在传统意义上由射频及中频模拟电路完成的功能, 如系统的工作频段、调制方式由软件来定义, 增加了系统的灵活性。
应用了软件无线电技术的系统成本低, 升级换代方便, 只需改写软件, 不需做硬件的重新设计, 系统就可重复性得到改善, 还可通过相应软件设计就可以在同一硬件平台上完成多种标准、多种业务。
特别对于当前3G多种标准不统一的情况，软件无线电技术有很高的优越性。
限于目前的器件水平，要实现真正意义上的软件无线电平台，即在射频前端就开始采样和数字处理还无法做到，目前通常从中频开始应用软件无线电技术的相关设计思想。
TD-SCDMA直放站需要对基带信号进行处理，初期需要进行同步设计，后期需要进行广播信道解调。
出于研发及技术积累的需要，要求设计一套硬件平台，采用软件无线电的设计思想，完成对TD信号的解调设计。
同时为了满足其他3G标准和新产品的研制需求，要求该平台硬件上不需作大的改动，仅以软件算法上的变动来完成新设计的总体验证。
二方案的论证本文先从接收机角度讨论通用信号处理平台，先分析目前的接收机设计模式，然后给出平台的总体设计方案。
1 软件无线电的体系结构按照采样方式可以把软件无线电分为三种结构形式：（1）射频低通采样软件无线电结构如图1所示图1超宽带和超高速的ADC与DAC实现模拟和数字信号之间的转换，超高速DSP实现对信息的全部处理。
此软件无线电的结构最为简单，模拟电路的数量减少到最低程度。
但是，限于目前的器件水平，很难达到，只是一种理想结构。
（2）射频带通采样软件无线电结构如图2所示图2其前端接收并不是全宽带的，而是先经过电调滤波选取所需的信号，再经过放大后，进行带通采样，由高速DSP进行处理。
同样该结构对器件的要求很高，而且对电调滤波器的要求较高，采样频率较多，系统复杂。
（3）中频带通采样软件无线电结构如图3所示图3此结构需要在射频和中频信号之间进行转换，这一部分由模拟电路实现。
在中频进行带通采样完成数字化，DSP实现调制解调。
由于中频的存在，降低了对器件的要求，目前是主要的软件无线电信号处理结构。
2 中频接收机的体系结构确定了软件无线电的体系结构采用中频接收后，现讨论中频接收机的种类。
（1）超外差中频接收机图4如图4所示，天线接收的信号通过预滤波器，LNA后首先由镜像滤波器滤除镜像信号，采用超外差方式将射频信号下变频为中频信号，然后在中频通过信道选择滤波器及可变增益放大器对邻道干扰进行抑制，其输出经过正交变换转换为基带信号，最后由ADC采样到DSP解调处理。
其缺点在于由于需要对混叠和镜像的抑制，需要很好的滤波器，其成本高，功耗大，难以集成，所以这种结构很少采用。
（2）零中频接收机图5如图5所示，射频信号直接变换为基带信号，即选取零频作为中频，称为零中频接收机。
零中频接收机采用正交变换将射频信号下变频为基带信号，然后对基带信号放大，采用低通滤波器滤波进行邻道抑制选择所需信号，最后由DSP完成解调等功能。
与超外差接收机相比，零中频接收机有明显的优点。
首先，由于取消了中频变换部分，简化了接收机结构，其次信道划分在基带由LPF完成，降低了信道选择滤波器的设计难度，同时由于采用正交变换，所以不需要镜像滤波器，有利于提高集成度，降低功耗。
但是零中频接收机也有明显缺点。
由于直流偏置的存在，基带信号发生畸变，而且正交变换中IQ两路不可能完全一致，本振不可能完全正交，所以易出现镜像干扰，对本振泄漏和隔离度做得不好将对接收机整体性能产生严重影响。
在目前ADI公司和MAXSIM公司均有完全的芯片解决方案。
如ADI 的AD8346，AD8347，MAXSIM的MAX19700，MAX2507，MAX2392。
（3）低中频接收机图6如图6所示，低中频接收机通过正交变换得到中频信号，由多相滤波器滤除射频镜像信号，在中频进行采样数字化。
低中频接收机由于中频的存在避免了零中频接收机中直流偏置和本振泄漏对性能的影响。
由于中频相对较低，中频放大器和滤波器易于集成，以目前的器件水平，在中频直接进行采样数字化和数据处理是可以做到的。
3 数字中频处理的几种常用方案（1）高速ADC与数字下变频DDC或高速ADC与数字上变频DUC的组合方案特点分析：此种方案采用分离的ASIC芯片组成。
优点是芯片可选型号多，开发周期短。
缺点是对于下变频设计而言，前端ADC性能受限制。
对于12bit的ADC，采样率超过50M的受到管制，这样直接限制了性能指标，速度，SNR，失真，动态范围无法完全满足3G开发的需要，并且芯片及外围器件多，对PCB布线密度及尺寸有影响，同时变频芯片的性能指标往往在一定的范围内。
目前的典型应用方案：下变频：ADI：AD6620（DDC）+AD6640 （ADC）Intersil：HPS50214 HPS50216（DDC）Gray Chip：GC4014 GC4016（DDC）上变频：AD6623（DUC）HPS50215 HPS50415（DUC）值得一提的是，目前Gray Chip公司的GC5016是一款宽带四通道的可编程数字上/下变频转换器。
单片集成了数字上变频器和数字下变频器，可以把四个通道灵活配置为上变频，下变频或它们的任意组合。
（2）集成ADC与数字下变频或DAC与数字上变频功能的专用ASIC方案特点分析：此种方案目前只有ADI公司一家提供了解决方案。
优点是芯片集成度高，易于小尺寸布板，性能指标较高。
由于ADC和DDC集成的特点限制了其应用范围在通信领域，所以ADC 一般突破了ADC的12bit，50M的限制。
缺点是芯片使用及配置比较复杂，芯片价格较高。
同时虽然此类ASIC套片可以编程改变性能指标和特性，但是硬件的总体结构限制了其性能指标的调整范围，对一些特定频带和带宽的应用性能不够好，这与上面分立的ASIC方案是一样的。
作为补救和调整措施，FPGA可以对其输出做一些滤波的处理，部分改善其性能。
即便如此，该方案对大多数应用而言还是一个比较好的选择。
目前的典型应用方案：下变频：AD6652 ，AD6654其中AD6652有两路模拟输入，集成了12bit，65MSPS的ADC，中频采样频率最高达200M。
内部有可配置的数字滤波器，AGC等模块，可以根据不同信号的频率和带宽实现不同的功能及指标。
AD6654有4路或6路模拟输入，集成了14bit，96MSPS的ADC，中频采样频率最高达200M。
其主要用于基站的多载波多模式接收，从成本上和功能上均不适于直放站应用。
上变频：AD985X系列。
AD985X是ADI的专用DDS芯片系列，用于各种制式的调制输出。
其中AD9856，AD9857是基于DDS内核的数字正交上变频器，广泛用于无线通信领域。
AD9856内部集成了1个高速直接数字频率合成器(DDS)、1个12位200MSPS的高速、高性能数/模转换器、时钟倍频电路、数字滤波器及其他数字信号处理功能模块。
AD9857内部集成了1个高速直接数字频率合成器(DDS)、1个14位200MSPS的高速、高性能数/模转换器、时钟倍频电路、数字滤波器及其他数字信号处理功能模块。
（3）高速ADC或DAC与FPGA的组合方案特点分析：此种方案使用FPGA实现数字上下变频和滤波，整形等功能。
优点在于成本低，灵活性大，集成度高，可重配置，重定义性能及指标。
缺点在于开发难度较大，周期长，同时速度受到FPGA的限制，但是随着新型FPGA的上市及分布式算法及CORDIC算法的广泛应用，这个缺点已不明显。
如果有持续的研发积累，该方案是最佳的方案。
目前的典型应用方案：下行：LTC2222-11+ CYCLONE2或STRATIXLTC2222-11是凌特公司的11bit，105MSPS的ADC，SNR为140Mhz时65DB，SFNR为80DB。
目前是美国出口管制外的较好的ADC。
根据目前的设计资料，用于数字上下变频单元设计在性能较好时，FPGA的逻辑门的数目要求在30万以上，所以建议为CYCLONE2的EP2C20以上和Stratix系列FPGA的EP1S25或EP2S30以上。
上行：DAC是没有出口限制的，所以可以根据性能和成本的要求，任选一款。
FPGA的选择同上。
4 通用平台的总体设计方案出于对上述平台方案的分析，设计中采用了低中频接收机的设计方案。
上下变频设计单元采用ADI的套片，下行集成ADC和DDC，上行集成了DAC和DUC。
这样PCB集成度高，易于布线，同时对于下行而言ADC的性能得到保证。
价格与分立的ADC，DDC，DAC，DUC方案相比也具有一定优势。
开发周期上比FPGA方案要快一些。
为了易于设计变更，数据输入输出单元采用单独的PCB设计，基带处理部分作为背板固定不变，充分保留与外界的输入输出接口。
总体结构如图7所示。
虚线框内为硬件平台，基带处理盘是主体，其中DSP是核心处理器，FPGA是协处理器，FLASH完成对DSP的配置引导，SDRAM对DSP 的内部存储资源进行扩展。
外围的变频模块PCB可以灵活配置和更换，通过固定的插针方式与基带板连接。
DSP芯片主要完成对下行通道基带输入数据的解调等相关运算，对上行通道输出调制的IQ基带数据。
FPGA作为协处理器，完成下行通道采样数据的FIFO和滤波处理功能，同时可与DSP交换处理中间的临时数据。
DSP采用TMS320C6410ZTS400。
主频400M，处理性能可达3200MIPS，288脚BGA封装。
三上行设计方案（1）功能设计上变频单元电路模块实现对来自DSP的成型后的基带抽样值序列上变频为中频，并通过内置的DAC调制输出。
上变频和DAC通过使用ADI公司的AD9856来实现。
该芯片单片集成了DUC和DAC，具有精度高、低成本、低功耗、体积小的优点。
调制载波的频率由芯片的相应寄存器设置实现。
配置芯片使用CPLD实现对芯片工作模式的串行方式设定。
（2）AD9856使用及配置（3）接口电路共使用了43个芯片管脚，其中有14个管脚连接至FPGA芯片，5个直接连至DSP板间总线上作串行配置使用。
（4）硬件选型FPGAFPGA芯片采用Altera公司的FPGA芯片CYCLONEⅡEP2C20Q240C8，该芯片拥有18752个逻辑单元，26个嵌入式18*18位乘法器，4个可编程锁相环，240个用户IO管脚。
配置芯片采用EPCS4。
电源芯片上变频PCB设计中，AD9856是单3V供电，FPGA是3.3V的IO供电，1.2V的内核供电。