复习与思考题第1 章1.什么是软件无线电？其主要特征是什么？2.无线电技术经历或正在经历哪几个阶段？各有什么特征？3.软件无线电产生的背景是什么？要解决什么问题？4.什么是SCA？其与SDR 有什么关系？5.软件无线电的实现技术有哪些？其发展的技术瓶颈有哪些？6.为什么软件无线电一定要采用“硬件通用化”的设计准则？在软件无线电中是如何体现“硬件通用化”这一设计思路的，请按照射频前端和信号处理单元分别加以解释。
7.你是如何理解软件无线电“功能软件化”这一本质特征的？为什么软件无线电的功能可以采用软件来实现？8.理想软件无线电跟实际软件无线电的主要区别是什么？Joseph Mitola 博士提出的理想软件无线电的重要意义是什么？9.软件无线电的结构如何？各部分的作用是什么？第2 章1.低通采样定理以及计算方法。
2.带通采样定理以及计算方法。
3.信号采样在软件无线电中的作用以及采样方式对软件无线电接收机结构的影响是什么？4.什么叫超外差体制？软件无线电中的超外差体制与常规的超外差有哪些不同？软件无线电超外差体制的最大特点是什么？（提示：从软件无线电的射频宽开化、中频宽带化要求考虑。
）5.什么是抽取？其作用是什么？6.什么是内插？其作用是什么？7.为什么不能直接进行抽取或内插操作？应该怎么办？8.什么叫射频直接带通采样？它跟带通采样相比较有哪些特点？射频直接带通采样为什么需要设置一个跟踪滤波器？它有什么作用？9.射频直接带通采样主要由哪些关键部件组成？为什么说射频直接带通采样非常接近于理想软件无线电结构？10. 当抽取倍数很高时，采用多级级联抽取有什么好处？11.什么叫多相滤波？在软件无线电中采用多相滤波的意义何在？12.什么是半带滤波器？为什么要叫这样的滤波器为“半带”滤波器？半带滤波器有些什么特点？13.什么是积分梳状滤波器？有哪些特点？在抽取/ 内插中为什么要使用积分梳状滤波器？14.对一个信号进行正交分解的意义是什么？无线电信号的三大瞬时特征是什么？作为通信信号分别有什么含义和作用？如何通过正交分解提取这三大瞬时特征？15.什么是射频信号的正交基带分量？请写出正交基带分量的数学表达式，及其提取正交基带分量的数学运算过程。
奈奎斯特采样定理1.奈奎斯特定理和采样在着眼于软件无线电及其各种嵌入式的应用之前，我们先来回顾一个基本的定理，它应用于像软件无线电那样的数据采样系统。
请注意我们强调是带宽而不是频率。
下面我们将展示这个定理的应用，以及采样频率也叫采样率的正确理解。
一个将采样形象化的小技巧为了形象化的展示采样时发生了什么，假想你有一个透明的折叠式打印纸，纸的水平边作为频率轴，将纸的折叠处对应二分之一采样率的整数倍，这样每一片纸就代表了一个“奈奎斯特区”，如图1所示。
奈奎斯特定理如果采样频率不小于信号带宽的两倍，任何信号都能够通过其离散采样来重建。
采样基础知识使用折叠纸的纵轴表示信号能量，画出待采样信号的频谱，如图2所示，将透明折叠纸合起来看一下采样带来的效果。
我们透过合起来的纸看过去，就会看到采样所导致的频谱，每一片纸上也就是每一个奈奎斯特区上的信号都合到了一起，不能再被区分开来，这个现象也称作“混叠”。
一旦采样时发生了混叠，采样结果将是损坏的不能恢复。
“混叠”这个词很恰当，高奈奎斯特区的信号采样后出现在一个不同的频率。
2.基带采样一个基带信号的频谱起始于零频，终止于其最高频率。
为了防止采样基带信号时损坏数据，需要确保所有的信号频谱只落在第一个奈奎斯特区，如图4所示，有两种方式来实现：一是使用低通滤波器来滤除高于f s /2的信号，二是提高采样率使得所有信号频谱落入f s /2以内。
注意f s /2也称作“折叠频率”。
3.带通信号采样让我们考虑一个带通信号，比如一个通信接收机的中频信号，它的中心频率为70MHz，带宽为10MHz，那么这个信号的频谱在65～75MHz。
如果我们按照基带采样的规则，必须在信号最高频率的两倍以上进行采样，也就是采样率至少为150MHz。
但是，利用一种“欠采样”的技术，我们就可以使用更低的采样率。
4.欠采样欠采样允许我们利用混叠，假设我们遵循奈奎斯特定理的严格要求。
对于上述中频信号，设想我们尝试40MHz的采样率，那么折叠纸的图像就是图5所示，可以看到60～80MHz的第4奈奎斯特区，恰好包含了整个65～75MHz的中频信号。
射频直接带通采样——整带采样一．实验原理及目的理想软件无线电系统的基本思想是：在一个统一的结构下实现一切功能的可重构性。
这样就对所设计的系统提出了这样一种要求：自天线接收后的信号要直接受数字信号处理器件的控制处理。
这就对系统中的A/D模块提出了非常高的性能要求，图1为理想软件无线电的体系结构。
图1 理想SDR系统框图但在实际中当接受信号为高频信号时，由于低通采样定理的特性将会是A/D后的数字信号有着非常高速的数据流，这对器件及后续的DSP的性能有着非常高的要求。
而且往往会是难以达到的。
这时所选取的折中的方案为：利用一个中心频率可变的调谐滤波器把接收机进行信道化，得到不同中心频率但信道带宽一致的若干个子信道。
由于这些子信道的带宽是一致的，根据带通采样定理的相关理论：此时只需要采样频率大于该子信道带宽的二倍时；将信号进行A/D转换，而且由于子带带宽的限制也会使采样后的信号流速率有限，不会对后续的器件造成较大的压力。
信道化接收机的框图如图2所示。
（信道化接收机的核心是电调滤波器以及整待采样、盲区采样）。
图2 射频直接采样带通软件无线电结构所以此次试验的目的为对整带采样的效果进行仿真，设计各个子带的滤波器，并对第一子带进行带通采样，观察其波形和频谱。
二、实验过程此次试验题目为：（2.已知有若干个单频和信号()()9(1)cos 2(10050)m x t m m t π==++∑分布在0—1000Hz 的全频段内，试设计带通滤波器滤波器对全频段内信号整带采样，分离以上10个单频信号，并确定带通采样频率。
）可见射频端的输入信号的频谱应该为0～1000Hz 的连续冲击串，这就使调谐滤波器的设计较为简单了。
图3为输入信号的波形及频谱。
图3 输入信号的波形及频谱。
（fc1=100;fc2=200; fc3=300; fc4=400; fc5=500; fc6=600; fc7=700; fc8=800; fc9=900;fs=2e3; %%%%%%Ô-ÐźŵIJÉÑùƵÂÊ£¬´óÓÚ¶þ±¶×î¸ßƵÂÊx=0:1/fs:1;y=2*cos(2*pi*fc1*x)+3*cos(2*pi*fc2*x)+4*cos(2*pi*fc3*x)+5*cos(2*pi*fc4*x)+6*cos(2*pi*fc 5*x)+7*cos(2*pi*fc6*x)+8*cos(2*pi*fc7*x)+9*cos(2*pi*fc8*x)+10*cos(2*pi*fc9*x);）此时，按照理论基础所选择的滤波器可以为通带50～150Hz，150～250，…，850～950；的一次频率，这样的话不会丢失太多的信号信息，盲区采样的任务也可以较少。
