软件无线电发射机 PPT课件

软件无线电发射机
专业：通信与信息系统 姓名：杨行 学号：2120110951
软件无线电发射机
1.软件无线电简介 2.软件无线电的结构 3.软件无线电发射机的数学模型 4.软件无线电发射机的结构 5.发射机功放线性化
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1. 软件无线电简介
1992年，Joseph Mitola在美国通信系统会议上首次 明确提出了软件无线电（software radio）的概念。
器
S(t) DA
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数字带通滤波器实现起来比较困难，可以采用 下面的模拟域滤波方案：
I(m)
基带 正交
I1
信号
产生
I1
Q(m)
cos(0n) sin( 0 n )
S(n)
I2
DA
模拟带通 滤波器
电 调 S(t) 滤 波 器
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上面结构要求D/A要有相当高的转换速率，为避 免内插给D/A带来的负担，可以设想把内插移至 D/A之后通过模拟接零开关来实现，如下图：
(m 1 )f2 S{f1,f2,...,fL}mf2 S
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3.3 信道化软件无线电发射机模型
任何一个无线电信号均可表示为：
S (t) a (t)c o s [2f0 t(t)]
式中，a(t),(t) 分别表示该信号的幅度调制信息 和相位调制信息， f 0 为信号载频。 对上式进行数字化，可得：
S ( n T S ) a ( n T S ) c o s [ 2 f 0 n T S ( n T S ) ]
也就是说，给定任何一种调制方式，就可以计算
出相应的两个正交分量I (n), Q (n)，然后分别与
两个正交本振 cos(0n)、 sin(0n) 相乘并求和，
即可得到调制信号S (n)。
I(n) cos(0n)
正交
S(n)
调制
信号产生
Q(n) sin( 0 n )
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由于两个正交基带信号I(n)、Q(n)的带宽仅为信 号带宽，为使产生的基带信号与后面的采样速率 相匹配，在进行正交调制之前必须通过内插把低 数据速率的基带信号提升到采样频率上，整个实 现过程如下图。本结构又称基频发射机。
分段滤波器
高放
中放
双工器
本振
功放
放大
滤波
A/D DSP
（软件） D/A
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3. 软件无线电发射机数学模型
软件无线电的发射机的基本组成结构为：
基带 调制
上变频
功率 放大
天线或 介质
本节将讨论 3 种不同的发射机数学模型：
单通道发射机数学模型 多通道发射机数学模型 信道化发射机数学模型
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3.1 单通道软件无线电发射机模型
射频处 理前端
A/D
数字信号处理软
件
D/A
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基于采样方式的不同，软件无线电的组成 结构可以分成以下3种：
1）射频低通采样结构 2）射频带通采样结构 3）宽带中频带通采样结构
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2.1 射频低通采样软件无线电结构
射频低通采样数字化的软件无线电，其结构简洁，把 模拟电路的数量减少到最低程度，是最理想的软件无线电 结构。
后的信号谱为：
Sl(f)
0
fS / 2
f
0
fS / 2
fS
(I 1)fS /2 I f S / 2
f
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用数字带通滤波器滤出第m次镜频，就相应得 到了载频为m倍于基带载频(m=1)的高频信号。
I(m)
基带 正交
I1
信号
产生
I1
Q(m)
cos(0n) sin( 0 n )
S(n)
I2
FIR
数字带 通滤波
窄带电调滤波器
放大器
A/D
双工器
功放
窄带电调滤波器
“0”内插上变频
D/A
DSP （软件）
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2.3 宽带中频带通采样软件无线电结构
宽带中频带通采样软件无线电结构类似于中频数字化 接收机的结构，采用了多次混频体制或叫超外差体制。其 主要特点是中频带宽更宽，所有调制解调等功能全部由软 件加以实现，是近期软件无线电一种比较可行的设计方案。
中心思想：构造一个具有开放性、标准化、模块化的通 用硬件平台，将各种功能，如工作频段、调制解调类型、 数据格式、加密模式、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，以研制出具有高度 灵活性、开放性的新一代无线通信系统。
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2. 软件无线电的基本结构
软件无线电的结构：主要由天线、射频前端、宽 带A/D-D/A转换器、通用或专用数字信号处理 器以及各种软件组成。
式中，TS 1/ fS 为采样间隔，上式可简化为： S (n ) a (n )c o s [0 n (n )]
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为便于进行信息调制，通常进行正交分解：
S ( n ) I ( n ) c o s (0 n ) Q ( n ) s in (0 n )
式中: I ( n ) a ( n ) c o s( n ) , Q ( n ) a ( n ) s i n ( n )
S1(n)
sin(1n)
I2(m) 基带正交
I
信号产生
I
Q2(m)
…
IL(m)
基带正交
I
信号产生
QL(m) I
cos(2n)
S2(n)
sin( 2n) cos(Ln)
SL(n)
DA
零点
sin(Ln)
镜频滤 S(t)
波器
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本结构其实就是多个单通道发射机构成的并行发 射机。
本结构可以同时发射的多个信号只能位于某个单 通道发射机的频段内，即：
I(m)
基带
I
I(n)
正交
信号
产生
I
Q(m)
Q(n)
cos(0n) S(n)
sin( 0 n )
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如何用目前中低速采样率的发射机来产生更高频 率的信号：1）利用模拟上变频的办法来实现。2） 采用内插技术实现数字上变频。
内插技术的基本原理： 设调制模型产生的数字谱为： S(f )
对S(n)进行I倍内插
I(m)
基带 正交
I1
信号
产生
I1
Q(m)
cos(0n) sin( 0 n )
模拟带通 滤波器
S(n) DA
零点
电 调 S(t) 滤 波 器
开关说明：接地时间
T1
(I
1)TS I
接信号时间 T2 TS I 16
3.2 多通道软件无线电发射机模型
基带正交 I1(m) I
信号产生 Q1(m)
I
cos(1n)
超宽带滤波 双工器
分波段滤波
超宽带放大 超宽带功率放大
超高速超宽带 超高速超宽带
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超高速
DSP （软件）
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2.2 射频带通采样软件无线电结构
射频带通采样软件无线电结构在A/D前采用了窄带电 调滤波器，根据所需的处理带宽进行带通采样，从而降低 了对A/D采样速率和后续DSP处理速度的要求。此结构将 会成为未来软件无线电发展的主流。