软件无线电中数字下变频技术的研究与实现

陈洁

中完成的一种数字信号处理平台建设，并在此基础上通过软件完成不同应用功能，这也是当前阶段应用在移动通信行业当中的重要技术内容。本文针对软件无线电中数字下变频技术开展相关研究。

关键词：软件无线电；数字下变频；内插

软件无线电产生的主要是对模数进行转换。在尽可能靠近射频段的情况，使用宽带天线或者可能是多频段天线设备，完成对整个RF段的数字处理。数字化完成之后，相关信号处理则可以使用CPU或者是DSP处理器完成。结合不同的软件计算方法，软件无线电能够完成基于实时条件的通信任务，并能够为实际通信业务提供更多更加丰富的业务种类，因此从灵活性以及适应性角度分析具有重要意义。

1 信号采样

软件无线电在进行转换的过程中需要尽可能保证靠近天线端位置，并在此基础上对RF信号完成数字化技术处理。结合软件方式完成对通信功能的使用。为此，软件无线电当中最为主要的任务主要是能够在连续时间信号或者是中频信号完成技术采样，主要方式有如下几种。

（1）Nyquist采样

定理：可以通过设置频带（0，fH），且知道其带限信号可以表示为x（t），这个过程中，通过≥fs=2fH的速率完成间隔采样，能够得到时间离散信号结果，这个过程中原信号则能够被直接确定下来。

这个定理主要是指在不小于信号最高频率的2倍基础上则可以进行带限采样，这个过程中形成的离散采样取值也能够十分准确，并有效确定原信号。在理想情况下，A/D完成信号转换之前，抗混叠滤波器可以对自身需要的全部频率完成通过，这其中超过了fmax频率则需要施加无穷衰减，这样可以有效避免发生混叠情况出现。尽管如此，但是因为实际滤波器并不能够真正完全实现这项特征。

（2）带通采样

上述采样定理通常情况下只能对频谱分布采样问题进行阐释，结合Nyquist采样定理，可以通过fs≥2fH的实际采样率进行采样。

采用带通采样方式进行采样也同样能够解决上述中这个问题。带通采样定理主要可以表示为：设置带频（fL，fH），则带限信号可以表示为x（t），这个过程中则采样率fS可以满足公式fs=

带通理论的应当需要一个前提，如果在一个频带当中有信号则不能够在其他的频带当中具有相同的信号。

（3）欠采样

通常情况下，采样速率在信号最高频以下2倍的时候为欠采样。通过进行欠采样往往有可能降低A/D的采样实际发生频率，通过结合ADC器件以及抽取率等的要求能够大幅度降低。除此之外，欠采样结合有针对性的选择频率以及IF频率部分，也能够有效避免造成带外谐波等干扰。欠采样同样还具有一种类似于变频器方面的作用。通常情况下能对信号完成欠采样。

2 数字下变频实现设计内容综合分析

（一）数字混频正交变换实现

基于对上述中几种类型的信号采样进行分析发现，因为两个正交本振序列在产生与相乘的过程中都能够通过数学运算方式进行，为此，则能够对运算精度加以保障，则可以完成对正交性的要求。

（二）数字下变频关键技术分析

数字下变频主要实现能力是数字下变频，滤波以及二次采样。但是在实现这些功能的过程中需要掌握的关键就是NCO设计以及滤波器等的设计以及在此基础上应当如何进行选取。

数字控制振荡器：NCO主要目标是为了对产生在理想状态下的正弦或者是余弦序列。也就是能形成一个频率可以发生改变的正弦波样本。

S（n）=cos（2πfLOn/fs）（n=O，l，2，，）

正弦波样本能够结合实时计算方式形成，但是这种形式产生的正弦波往往只能够应用在信号采样频率相对较低的情况下。软件无线电系统当中需要的高速采样处理采用NCO实时计算不太现实。为此，需要采用插标法，也就是根据各个NCO的相位完成计算，获得正弦值，并按照相位角度作为地址存储该相位的正弦值数据内容。

（三）基于多项滤波的设计与实现

采用多项滤波数字正交变换的过程中可以不借助于本振，这样能够省略掉DDS的部分。结合其主要思路能够将A/D转换器键入到输入信号x（t）=a（t）cos（2πf0t+μ（t））。

本文当中主要对数字下变频主要原理等进行了充分的理解与运用，并对关键技术与计算进行了简要分析与总结，其中主要内容包括数字控制振荡器、CIC、HBF以及FIR等形成滤波的原理与结构。

3 结语

综上所述，本文当中主要研究成果包括几个方面：首先是对软件无线电相关数字下变频技术应用特征以及发展情况进行了综合分析，并在此基础上对数字下变频相关运算问题进行了综合分析，对原理内容以及关键技术进行了详细阐述，另外，就是结合当前数字下变频方案内容形成模块仿真建设。希望能够通过模拟建设实现对软件无线电中数字下变频技术的长足发展。

参考文献：

[1]陆迎光.软件无线电理论研究及中频软件无线电接收机子系统设计[D].东华大学，2004.

[2]周美兰，李思，李天利，张涛.？基于FPGA的无源TPMS定点小数除法[J]. 黑龙江大学自然科学学报，2011（01）.

[3]蔡珊珊.基于DSP的软件无线电接收机数字下变频技术的研究与实现[D].大连海事大学，2004.

[4]廖东进.软件无线电技术在分布式移动基站RRU中的研究与设计[D].浙江工业大学，2009.

[5]刘再东.GSM系统中数字上下变频技术的应用研究及其FPGA实现[D].成都理工大学，2012.

[6]刘欣.基于CORDIC的数字下变频电路的ASIC设计与实现[D].电子科技大学，2007.