软件无线电中数字下变频实现方法

前沿技术数字通信D I G I TAL COMMUN I CAT I O N /2010 2软件无线电中数字下变频实现方法收稿日期:2009 09 29苗鹏豪,杨 超,李 征(兰州交通大学电子与信息工程学院,兰州730070)摘 要:介绍了软件无线电短波接收机中数字下变频(di g ita l down conversi on ,DDC)的基本原理和应用,以及数字下变频的一般结构。

DDC 主要是将中频信号和NCO 产生的载波信号进行混频,再经过LPF 虑除高频分量得到基带信号,从而实现下变频的功能。

分别介绍了查表法和应用CORD IC 算法实现DDC 的过程。

关键词:软件无线电;数字下变频;数字控制振荡器;查表法;CORD I CR ealization of DDC m ethod i n soft ware radi osM I AO Peng hao ,YANG Chao ,LI Zheng(Coll ege of E l ectron i cs and I n for m ation Eng i neeri ng ,Lanzhou J i aotong Un i vers i ty ,L anz hou 730070,P .R .Ch i na)Abstrac t :Th i s paper introduces the basic pr i nciple and the appli cation o f dig ital do w n conversi on (DDC)based on so ft w are rad i o and t he g eneral structure of DDC .T he si gna l of i nter m ediate frequency and the s i gna l o f ca rr i e r wave w ere m i xed up i n t he DDC ,t he m i xed s i gna l passed through lowpass filter ,and t hus the f unc ti on o f down conversi on w as i m ple m en ted .T he pape r presen ts t he l ookup table and the process o f us i ng CORD IC to rea lize DDC .K ey word s :soft w are radio ;d i g ital down conversi on (DDC);nu m erica l con tro ll ed oscillator (NCO );l ookup tab l e ;CORDIC0 引 言在1992年美国远程通信系统会议上,JoeM ito la 首次正式提出了 软件无线电 (soft w are defi n ed ra dio)的概念。

软件无线电数字下变频技术研究及FPGA实现发布时间：2011-1-18 发布人：21世纪电子网软件无线电的核心思想是以模块化、标准化的硬件功能单元构建一个具有高度灵活性、开放性的通用硬件平台，将高速、宽带的A/D、D/A尽可能地靠近天线，通过软件编程的方式实现通信系统的各种功能，从而屏蔽不同通信系统的差异，实现多个通信系统的互通与兼容。

数字下变频DDC(Digitial Down Conversion)是软件无线电接收系统构成的核心，它主要是把A/D技术应用于中频信号，通过软件编程实现混频、抽取和滤波等信号处理功能，以数字化方式将中频信号搬移至基带并同时降低数据速率。

1 软件无线电数字下变频系统构建与仿真1.1 数字下变频系统参数的确定系统构建时，主要参考了GSM标准的各项参数，系统输入中频信号采用频率为246 MHz、带宽为200 kHz、频偏为50 kHz的MSK调制信号，下变频后输出速率要求为1 MS/s。

根据带通信号采样定理，本系统采样率定为24 MHz。

采样后原中频信号将在6 MHz处有一个频谱镜像，从而可以取本振频率为6 MHz来完成数字混频的功能。

数字下变频后采样率还需完成从24 MHz到1 MHz 的转变即抽取滤波器需要对数字混频后输出的信号进行24倍的抽取。

1.2 下变频系统结构设计由以上确定的数字下变频系统各项参数可知，系统需要对数字下变频后的信号进行24倍的抽取。

本文选择了抽取滤波器四级级联的实现结构。

其中第一级CIC滤波器实现6倍抽取；第二级CIC补偿滤波器对CIC滤波器输出的信号进行补偿，并实现2倍抽取；第三级HB滤波器完成2倍抽取任务；第四级FIR滤波器不进行抽取，而是进一步低通滤波以增强输出信号的效果。

这样就构造了如图1所示的软件无线电数字下变频系统。

1.3 抽取滤波器系统的实现M、D分别为CIC滤波器的抽取倍数和微分延迟因子。

可见其阻带衰减较差，难以满足一般的应用需要。

宽带数字下变频的高效实现方法研究随着数字化时代的到来，宽带数字下变频技术在无线通信领域中的应用越来越广泛，成为无线通信技术的重要组成部分。

本文旨在研究宽带数字下变频技术的高效实现方法，探讨其在无线通信中的应用。

一、宽带数字下变频技术概述宽带数字下变频技术是一种数字信号处理技术，可以将高频信号转换为低频信号，是无线通信系统中的一个重要组成部分。

它可以将高频信号下变频到中频或基带频率，从而降低信号传输的带宽要求，提高信号传输的效率。

宽带数字下变频技术还可以实现无线通信系统中的多种调制方式，如频移键控、相位键控、振幅键控等。

二、宽带数字下变频技术的实现方法宽带数字下变频技术的实现方法主要包括数字信号处理、直接数字合成以及混频器等。

1.数字信号处理数字信号处理是宽带数字下变频技术的核心部分，其主要任务是将高频信号下变频到中频或基带频率。

数字信号处理技术可以通过数字滤波器、数字混频器、数字乘法器等方法实现。

其中，数字滤波器是实现数字下变频的主要方法，可用于滤除高频信号中的噪声和干扰，提高信号的质量和可靠性。

2.直接数字合成直接数字合成是一种基于数字信号处理的宽带数字下变频技术实现方法，它可以直接生成所需频率的数字信号，从而实现数字下变频。

直接数字合成技术的优点是具有高精度、高稳定性和高可调性，可用于实现复杂的调制方式和多种频率的数字信号合成。

3.混频器混频器是一种基于模拟电路的宽带数字下变频技术实现方法，其主要原理是将高频信号和低频信号进行混合，从而实现数字下变频。

混频器技术的优点是简单、成本低廉、易于实现，但其精度和稳定性较差，且易受到环境干扰的影响。

三、宽带数字下变频技术在无线通信中的应用宽带数字下变频技术在无线通信中的应用非常广泛，主要包括调制解调、频谱分析、信号检测和多载波调制等。

1.调制解调宽带数字下变频技术可以实现多种调制方式，如频移键控、相位键控、振幅键控等。

在调制解调中，宽带数字下变频技术可以将数字信号转换为模拟信号，从而实现数字信号的传输和接收。

技术报告软件数字下变频的实现与算法分析李玉柏,彭启琮(电子科技大学通信与信息工程学院,四川成都 610054)摘 要:数字下变频(DDC)技术将宽带大数据流信号变成窄带低数据流信号,以便DSP 实时处理。

本文在分析数字下变频的基本模型基础上,提出了软件数字下变频的一种实现方案,给出了相应的算法和算法分析,以及在数字接收机中的应用。

软件数字下变频比常规DDC 专用芯片有更大的灵活性、适应性和更高的处理中频。

关键词:数字下变频;软件无线电;实时处理;载波恢复中图分类号:TM9191 文献标识码:B 文章编号:1000-436X(2000)10-0044-06Software implementation and algorithm analysis of DDCLI Yu -bai,PENG Q-i cong(Ins titute of Comm 1&info 1Eng 1,UESTC,Chengdu 610054,China)Abstract :Wide band high bi -t rate digital signal can be transformed to narrow band low bi-t rate digi tal signalwi th DDC technology,so can be processed by DSP i n rea-l ti me 1After analysing the model of DDC technology,asoftware implementation methods of DDC,which have more efficiency,more flexibili ty and adaptabili ty than nor -mal DDC ASIC,are presented 1Key words :DDC;sof-t radio;rea-l ti me processing;carrier recovery1 引言软件无线电的基本思想是将宽带A P D 变换尽可能地靠近射频天线[1](即尽可能早地将接收到的模拟信号数字化),尽量通过软件来实现电台的各种功能。

contents •软件无线电概述•数字下变频技术概述•软件无线电中的数字下变频技术•数字下变频技术的优化与改进•数字下变频技术的未来发展趋势目录软件无线电的定义010203军事通信软件无线电在移动通信中也有广泛应用，它能够支持多种移动通信标准，并具有很好的可扩展性。

移动通信卫星通信数字下变频技术的定义基于软件无线电（Software Defined Ra…软件无线电是一种基于通用硬件平台和软件可编程技术的无线电通信系统。

在软件无线电中，数字下变频技术通常作为预处理步骤之一，用于将接收到的宽带信号转换为一个或多个较低频率的信号，以便后续处理和分析。

要点一要点二基于数字信号处理器的实现方法数字信号处理器（DSP）是一种专门用于数字信号处理的微处理器。

使用DSP实现数字下变频技术通常需要设计并实现一个适合特定应用的数字信号处理算法，然后将该算法嵌入到DSP中。

数字下变频技术的实现方法无线通信数字下变频技术的应用雷达和声纳音频处理实时性FPGA具有高效的并行处理能力，可以满足高速数据流的处理需求，确保数字下变频技术的实时性。

实现简单FPGA（现场可编程逻辑门阵列）具有高度灵活性和可编程性，使得基于FPGA的数字下变频技术的实现较为简单。

可扩展性FPGA可以通过不同的编程方式实现不同的数字下变频算法，具有较强的可扩展性。

基于FPGA的数字下变频技术高效处理灵活性成熟稳定03技术限制和挑战提高采样率以减小量化误差01量化误差的来源02提高采样率的优点采用多级滤波器以减小杂散信号干扰杂散信号的来源多级滤波器的优点技术限制和挑战1采用更先进的算法以提高信噪比23信噪比（SNR）是信号功率与噪声功率的比值，反映了信号在噪声干扰下的可识别程度。

信噪比的来源采用更先进的数字下变频算法，可以更有效地提取信号中的有用信息，提高信噪比。

先进算法的优势先进算法往往需要更高的计算资源和更复杂的实现过程，因此需要平衡性能和实现的难度和成本。