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软件无线电多速率信号处理技术的研究及应用《现代电子技术》2008年05期软件无线电中的多速率信号处理缪润江薛磊【摘要】：介绍了软件无线电和多速率信号处理的概念,多速率信号处理能够改变软件无线电系统不同节点处的信号速率。
多速率信号处理最基本的两种方法是抽取和内插,分析了他们的原理,并给出了相应的多相滤波结构。
多相滤波器组使各个支路滤波器的阶数降至1/D(1 /I),是实现信号实时处理的有效途径。
【作者单位】：解放军电子工程学院解放军电子工程学院【关键词】：软件无线电多速率信号处理抽取内插器多相滤波多相滤波器组抽样序列信号频谱数字化傅里叶变换【正文快照】：1引言软件无线电是当代无线通信发展的方向,其基本思想是:将A/D和D/A尽可能靠近RF端,在数字化的通用硬件平台上,用软件近可能多地实现软件无线电的各种功能。
软件无线电具有灵活性、标准化、模块化的特点,为解决目前无线通信系统所存在的难兼容、难升级、开发周期长等难题提软件无线电中的多速率信号处理摘要：实现了一种全集成可变带宽中频宽带低通滤波器，讨论分析了跨导放大器-电容(OTA—C)连续时间型滤波器的结构、设计和具体实现，使用外部可编程电路对所设计滤波器带宽进行控制，并利用ADS软件进行电路设计和仿真验证。
仿真结果表明，该滤波器带宽的可调范围为1～26 MHz，阻带抑制率大于35 dB，带内波纹小于0．5 dB，采用1．8 V 电源，TSMC 0．18μm CMOS工艺库仿真，功耗小于21 mW，频响曲线接近理想状态。
关键词：Butte引言软件无线电是当代无线通信发展的方向，其基本思想是：将A／D和D／A尽可能靠近RF端，在数字化的通用硬件平台上，用软件近可能多地实现软件无线电的各种功能。
软件无线电具有灵活性、标准化、模块化的特点，为解决目前无线通信系统所存在的难兼容、难升级、开发周期长等难题提供了选择。
基于带通采样定理，软件无线电能够实现对整个工作频带的信号直接进行数字化，然后用数字信号处理方法完成对信号的接收和解调。
无线电接收原理
无线电通信是利用电磁波进行信息传输的技术。
其基本原理是通过发送方将要传输的信息转换成电信号，然后通过无线电发射机将这些信号转换为电磁波并发送出去。
在接收一端，无线电接收机的主要作用是将传输的电磁波转换为可用的电信号，以便后续的处理和解码。
接收机的主要组成部分包括天线、前置放大器、混频器、中频放大器、检波器、解调器等。
首先，天线接收到发送方发射的电磁波，并将其转换为微弱的电信号。
这个电信号经过前置放大器的放大处理，使其强度达到适合后续处理的水平。
然后，电信号经过混频器与接收机内部的本地振荡器混合。
混频器的作用是将接收信号的频率转换到一个固定的中频范围内，这样可以方便后续的处理和放大。
混频后的信号经过中频放大器进一步放大，以增强信号的强度。
接下来，在解调过程中，检波器将经过混频和放大的信号转换为基带信号。
检波器的工作方式取决于所使用的调制方式，常见的调制方法包括调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）等。
最后，解调器将基带信号进行解调，恢复出原始的传输信息。
解调器根据发送方在调制过程中使用的调制参数进行解码，将数字信号或模拟信号还原为原始的信息。
总之，无线电接收原理基于电磁波的传播和电信号的转换，通过天线接收电磁波，并经过前置放大、混频、中频放大、检波和解调等过程，最终将传输的信息转换为可用的信号。
这样，我们就能够在无线电通信中接收到发送方传输的信息。
无线通信收发信机架构漫谈2015/4/9 enrich_you@十年便是一个轮回。
在无线通信领域，昔日的霸主摩托罗拉、西门子、阿尔卡特等已渐渐远去，爱立信也在积极转型，最近又听说诺基亚要收购阿朗，国内通信大厂在这场盛宴中风流至极。
利润率的降低使得高大上的欧美企业不得不另寻出路。
移动通信作为无线通信最大的市场，总是引领着技术的进步。
广电覆盖、集群通信、卫星通信等细分市场，体量相对较小，竞争也颇为激烈，但技术大都差不多。
本人从一个无线电的爱好者变成一个通信民工，见证了这个行业的高傲、残酷和苦逼。
本文仅从技术角度闲聊收发信机架构的现状。
关键词：无线通信零中频收发信机RFIC SDR发射机的架构主要分为零中频、复中频、实中频、RFDAC实现直接射频输出，架构示意图如Fig1所示。
接收机类似，只不过RFDAC变为射频直接采样。
Fig1 发射机的几种常用架构最古老的发射机架构为实中频架构(c)，传统的收音机还有二次变频技术。
该架构需要射频设计者考虑混频杂散、镜像抑制等指标，射频链路较长，对时延、平坦度等要求也较高。
这应该是十多年前的主流架构，那个时代对于射频工程师而言是黄金时代，总有调不完板子。
然而对于接收机而言，在带宽较窄的场景下，实中频架构依然是主流。
带宽窄意味着采样率不高，ADC的价格也可以承受，窄带的射频系统也很容易实现，同时不需要较复杂的射频算法，因为门槛低，射频的高复杂度也就忍了。
零中频和复中频具有相同的硬件架构（Fig1 A、B），可以看到混频器变成了调制器，零中频带通滤波器变成了低通滤波器，单DAC变成了双DAC。
因为集成工艺的先进，双DAC 比较容易实现，且差异性很小；同时低通滤波器较带通滤波器更容易实现；通过QMC算法，可以基本消除调制器的镜像，最后一个带通滤波器也可以去掉。
但是在复中频发射机中，仍然需要带通滤波器，相比于实中频，并没有太大提升，所以复中频发射机一般不用。
从Fig2可以看到，在多载波情况下，QMC算法需要校正调制器带来的镜像。
第一章1、理解常见无线电技术中的LNA技术,AGC技术,超外差接收技术和双工技术。
1)接收灵敏度影响因素:外部噪声、内部噪声和电路系统的非线性失真等提高接收灵敏度的方法: 在接收机前端增加一个射频放大器,并使其噪声系数尽可能小, 一般采用低噪声放大器2）为使接收机输出信号的强度相对稳定, 接收机的增益就应随着输入信号强度的大小自动调整,这一技术即为自动增益控制3)超外差技术: 通过混频器本振频率fL和选频滤波器中心频率f0= fRF同步改变来实现中频频率fIF固定不变.（中频频率fIF是射频频率和本振频率差拍的结果）4）常见的收/发双工技术: 时分双工、频分双工和环形器双工2.无线模拟通信系统、无线数字通信系统、数字无线电技术比较、软件无线电比较。
除调制/解调外, 无线数字通信系统与无线模拟通信系统相同无线数字通信系统与无线模拟通信系统的根本区别:（1)信源的数字化;（2）调制/解调：传输信道中其它各环节仍相同, 如信道分离、混频和滤波等, 但模拟信道技术结构复杂、集成度低、体积功耗大,运用不灵活。
模拟无线电技术中, 信号处理大多采用实信号处理技术, 而数字无线电则多采用复信号处理技术, 即采用正交双通道技术3.实现正交双通道的关键 .4、实现正交双通道的关键有两个 1）需要产生两个正交本振 2）需要严格保证两通道的幅度平衡 , 若上述条件无法满足,则会产生镜像信号, 造成镜像干扰5、硬件无线电与软件无线电的主要区别。
6、硬件无线电是指无线电设备的功能由硬件结构确定, 系统的工作很少或没有软件参与, 在功能上是固定的。
软件无线电技术可以多频带/多模式/多功能工作,具有可重编程、可重配置能力。
模拟无线电和数字无线电都属于硬件无线电；数字无线电+软件无线电和重配置技术构成软件无线电。
7、数字无线电常见结构.8、据A/D转换在数字无线电系统中所处的位置分类: 零中频数字基带的结构:中频频率为零, 不存在一般超外差接收机中的镜频干扰问题；超外差式数字基带的结构:中频频率固定;超外差式数字中频的结构:中频频率固定9、软件无线电的定义、特点及软件无线电的中心思想。
无线电的工作原理
无线电的工作原理是通过无线电波在空气中传播来实现通信的
技术。
无线电波是一种电磁波，具有频率和波长的特征。
在无线电通信中，电信号通过无线电发射机转换成无线电波，然后在空气中传播，并通过无线电接收机转换回电信号。
无线电的工作原理涉及到许多基本电子学理论和设备，包括电磁感应、电容、电感、振荡器、放大器、调谐器等。
其中，无线电发射机是将电信号转换成无线电波并发送出去的设备，无线电接收机则是将接收到的无线电波转换回电信号的设备。
在无线电通信中，频率是非常重要的参数，不同频率的无线电波有不同的传播特性。
例如，较低频率的无线电波可以穿透建筑物和地下，但是传输距离较短；而较高频率的无线电波传输距离较远，但是容易被建筑物和其他物体阻挡。
无线电的工作原理在现代社会中扮演着非常重要的角色，广泛用于电视、广播、移动通信、卫星通信等领域。
随着技术的不断发展，无线电通信的效率和质量也在不断提高。
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摘要软件无线电在无线通信领域被称为是自模拟通信过渡到数字通信之后的又一次革命，在军用和民用方面都有着广阔的应用。
它是一种新的无线通信技术，基于通用的可编程的硬件平台，把尽可能多的通信功能用软件实现，从而使系统的改进和升级都非常方便，容易实现不同通信系统之间的兼容。
调制与解调是整个数字通信系统基带处理的基本组成部分，也基本上构建了数字通信系统的总体性能框架。
其中，QPSK调制与解调是一种性能较好，易于实现且已广泛应用于实践的调制解调方式。
本文在深入地研究了国内外有关软件无线电调制解调方面论文的情况下，以现代移动通信最常使用的QPSK调制解调模式为研究对象，给出了具体的调制解调实现的方法，Matlab仿真。
关键词 : 软件无线电，QPSK，调制解调，matlab仿真。
ABSTRACTSoftware radio has called another revolution in radio communication after transition from analogue communication to digital communication. It has vast use in both of military and civil. Software radio is a novel wireless communications technology, which is based on a versatile programmable platform to realize all kinds of communications criterions and to meet the need of many increasing new molds and function. When doing this, the change and upgrade of the system are convenient, and different systems can communicate effectively.Modem is the basic elements of the whole digital communication system and the performance of digital communication system is influenced easily and has been used in the projects widely. QPSK is a linear narrowband modulation, which has the features of high spectrum utilization, better spectrum specification, and stronger ability of anti-fading and applicability of non-coherent detection.This article by thoroughly studied the domestic and foreign related software radio modulation and demodulation aspect papers , Take QPSK as the research object . Produced the detailed modulation and demodulation realization method .Implement and test the QPSK using MATLAB.Key words: Software radio, QPSK, Modulation and demodulation, matlab Simulation.第一章绪论1.1引言回顾通信的发展历史，可以看到通信技术发展迅速。
JoMobile HD系列无线图像传输系统采用了多项现代移动通信技术，主要包括频域均衡技术（SC-FDE）、乘积码编译技术（TPC）以及多种空间及时间分集技术，使JoMobile HD系统具有接收能力强、频谱效率高、覆盖范围广、抗衰落能力强、绕射能力强等优点。
JoMobile HD系统能够在高速移动中、在有遮挡条件下、实现D1画质高清晰度的实时图像传输，在一般城市条件下，车载发射机可以传输10～30公里，单兵发射机可以传输2～5公里。
JoMobile HD系统具有以下的特点：λ--超高频谱效率： 2.67MHz/2MHz/1.2MHz带宽可选，可实现3.5Mbps/2.6Mbps/1.5Mbps传输速率；λ--支持多路接收模式：一台接收机可支持2路独立视频传输；--HD的软件无线电工作系统可支持频谱扫描，系统可实现低成本扩展；λ--兼容多种视频格式：MPEG2支持数字输出，利于网络传输；λ--传输加密：128位AES扰码加密，避免非法接收；λ--支持高速移动传输；支持非视距传输。
JoMobile HD系统通常由发射机、接收机（基站组成）。
如下图可有多种工作模式。
（指挥车～指挥中心通信模式）（单兵～指挥车通信模式）（多中心接收模式）（中继接力传输模式）重大活动安保解决方案我们根据国内重大活动的通信保障实际需求，提出采用JoMobile HD系统，多基站、多点覆盖重大活动全程的解决方案。
整个系统采取设置沿途基站、以装备多频点车载发射机为主、装备应急单兵发射机为辅的方式，实现对重大活动全过程、全角度覆盖。
省际覆盖应用案例久华信成功实施了国内两个全省无线图像传输覆盖项目。
这两个项目也是截至目前仅有的两个全省覆盖项目——JoMobile HD系统一直配备到县属公安通信部门，并通过公安三级网汇接到省级指挥中心。
某省无线图传系统，需要在移动、非视距的条件下，将各县市、地州车辆现场采集的语音、图像，实时传输到各级指挥中心，实现高清图像播放、录制等功能，为突发应急事件的指挥提供帮助。
基于射频捷变频收发器AD9361的软件定义无线电解决方案AD9361是一款用于SDR架构的高性能、高度集成的RF收发器IC，适合无线通信基础设施、防务电子系统、RF测试设备和仪器，以及通用软件定义无线电平台等应用。
该器件的高度可编程性和宽带能力使其成为多种收发器应用的理想选择。
该器件集RF前端与灵活的混合信号基带部分为一体，集成频率合成器，为处理器或FPGA提供可配置数字接口，从而简化设计导入。
AD9361芯片工作频率范围为70 MHz至6 GHz，涵盖大部分特许执照和免执照频段，通过对AD9361 IC编程可改变采样速率、数字滤波器和抽取参数，使该芯片支持的通道带宽范围为低于200 kHz至56 MHz。
IC特性• 单芯片上的完整双通道集成式宽带收发器• 可调谐频段：70 MHz至6.0 GHz；200 kHz至56 MHz(通道带宽)• 出色的接收器灵敏度，噪声系数小于2.5 dB• 高线性度宽带发射机：• Tx EVM: ≤−40 dB• Tx噪声：≤−157 dBm/Hz(噪底)• Tx监控器动态范围：≥66 dB(1 dB精度)• 集成小数N分频频率合成器，本振(LO)步长最大值为2.5 Hz• 提供完整的集成式电源解决方案：ADP5040应用• 通用设计，适合任意软件定义无线电应用• MIMO无线电•点对点通信系统• 毫微微蜂窝/微微蜂窝/微蜂窝基站• Wi-Fi• ISM• 军用/航空航天• 公共安全• 智能电网AD9361是ADI的可编程2 × 2集成式收发器解决方案，频率范围为70 MHz至6.0 GHz 这款灵活的高性能IC采用AD-FMCOMMS2-EBZ板，可无缝连接Xilinx FPGA开发平台，方便进行快速SDR原型制作和系统开发。
AD-FMCOMMS2-EBZ RF快速开发板采用AD9361宽带收发器ICAD-FMCOMMS2-EBZ快速开发和原型制作板是一款高速模拟模块产品，内置AD9361，可无缝连接Xilinx FPGA开发平台生态系统并在系统中工作。
TD-SCDMA、CDMA2000、WCDMA比较/thread-50676-1-1.html2000 年5 月，国际电联批准了IMT-2000 无线接口5 种技术规范，而以其中3 种CDMA技术为主流。
即频分双工方式：MC-CDMA(cdma2000)和DS-CDMA(WCDMA)；时分双工方式：CDMA TDD(TD-SCDMA 和UTRA TDD)。
中国提出的基于TDD 模式的TD-SCDMA 虽然起步较晚，但它在频谱利用率、对业务支持的灵活性方面以及在许多方面非常符合移动通信未来的发展方向所具有的优势，使它在3G 之争中具有强大的竞争力。
这是中国移动通信界的一次创举，也是中国对第三代移动通信发展的贡献，标志着中国在移动通信领域已经进入世界领先之列。
2 TDD 和FDD 模式比较现有的移动通信系统都表现出对对称双工语音业务和相应的低比特率数据业务的良好支持特征。
对于这些语音业务，每窄带的业务信道被占用的带宽是20-30KHz，通常整个频谱会被再分为固定数量的业务信道。
毫无疑问，对称成对频带上的FDD（频分多址）运行模式适合于语音业务，因此可成为此类型移动通信系统的典型标准。
然而，移动用户对高速数据处理能力日渐增长的需求，导致对3G 数据传输速率的要求从8kit/s 增长到2Mit/s，以实现带有多种应用的对称和非对称业务。
随着每个用户要求的频带和数据吞吐量的迅速增长，3G 业务的对称和非对称业务的混合导致频谱分配和频谱管理发生相当大的变化，3G 系统被要求支持尽可能高的频谱效率。
2．1 TDD 模式不能实现综合最佳频谱利用率在3G 的对称语音业务和多媒体务方面，上行链路和下行链路产生一个对称双工业务量负载。
FDD 的操作模式，由于上行链路和下行链路的业务负载的对称性，对称业务将在成对对称无线频谱上呈现出最佳的频谱利用率。
在3G 的非对称包交换业务和互联网业务方面，人们看到，所有不对称的双工业务的典型特征是上行链路和下行链路中的业务量负载的不对称性，负载的大小取决于不同的业务类型。
ADS功能概述ADS（Advanced Design System）是美国Keysight Technologies公司开发的一款电子设计自动化（EDA）软件，用于射频、微波和高速数字领域的电子系统设计。
ADS软件拥有丰富的功能，涵盖了电路设计、电磁仿真、封装设计、通信系统设计等多个方面。
以下将针对ADS2005A、ADS2004A和ADS2003C 三个版本的功能做一个概述。
首先，电路设计方面，ADS软件提供了强大的电路建模和分析工具，可以进行传输线、滤波器、功率放大器、混频器等电路的设计与仿真。
用户可以通过ADS提供的可视化界面，快速设计电路，设置电路参数，并进行电路分析，获取电路的性能指标。
此外，ADS还支持射频设计与射频器件建模，可以进行射频电路和微波电路的设计与模拟。
其次，射频和微波系统设计方面，ADS软件提供了各种模块和工具，用于建立射频通信系统、无线电接收机和发射机、雷达系统等的模型。
用户可以通过这些模块和工具，进行系统级设计和分析，包括信号源、混频器、滤波器、放大器、射频链路等的建模和仿真。
同时，ADS还提供了频谱分析、功率增益等功能，用于用户对射频和微波系统的性能进行评估和优化。
此外，ADS还提供了电磁仿真功能，用于分析电磁场与电子元器件的相互作用。
用户可以通过ADS的电磁仿真模块，在三维空间中建立电磁场模型并进行仿真，了解电子元器件的工作原理和性能。
此外，ADS还支持射频和微波电路的电磁仿真，并可以与电路设计模块进行无缝集成，提供更准确的仿真结果。
最后，ADS还提供了封装设计和测试功能，用户可以通过ADS软件进行封装设计，包括封装模型生成、封装验证等操作。
同时，ADS还提供了封装测试工具，用于对封装的性能进行测试和分析。
综上所述，ADS软件是一款功能强大、应用广泛的电子设计自动化软件，在射频、微波和高速数字领域的电子系统设计中得到了广泛的应用。
通过ADS，用户可以快速进行电路设计和仿真，进行系统级设计和分析，进行电磁仿真，进行封装设计和测试等多种操作，提高电子系统设计的效率和准确性。
无线电发射机的性能指标和通信的联系无线电通信设备的技术指标通常是指无线电收、发信机的技术指标。
但考虑到电台种类很多，各种电台的主要技术指标不尽相同，故这里从概念上对其无线电通信设备的主要技术指标加以说明。
一、发射机的主要技术指标发射机的主要技术指标有工作种类、调制方式、频率范围、频率稳定度及准确度、输出功率、效率、杂散辐射等。
1、工作种类通信设备的工作种类是指通信业务，包括电话、电报、传真或语音、图像与数据通信等。
一般地，电话业务又分为调幅话、调频话和单边带（含上边带和下边带）话等；而电报业务则又有等幅报、调幅报和移频报等。
不过，并不是每一种通信设备都能够完成上述的全部业务，而往往是只具备其中的一项或几项业务。
2、调制方式发射类型定义为传送信息和广播的过程。
描述发射类型时包括几个特性，而这些特性完整地描述了调制方式及其所需的带宽等。
欲了解ITU-R3、频率范围、频率准确度与频率稳定度发射机的工作频率即发射机的射频载波频率，具体数值由发射机的用途所决定，一般是指一个能够正常工作的频率范围或频段，并表现在两个方面：一是要求在波段内的任何一个频率或指定频率上都能工作；二是要求在整个波段内或所有指定频率上的电性能基本稳定。
发射机的频率准确度与频率稳定度是相对于射频载波而言的，其含义详见下表1-3。
一般地，调幅或单边带发射机频率稳定度的数量级分别为10-4~10-5、10-6~10-7。
当频率稳定度较很高时，一旦建立通信，接收机就不致因频率变化而需适时微调，故可实现不微调的通信，从而提高了通信的可靠性。
表1-3：频率准确度与频率稳定度4、输出功率与效率发射机的输出功率是指发射机传送到天、馈线上的功率。
根据发射类别，短波发射机的输出功率通常采用峰包功率（PEP）、平均功率或载波功率三种方式之一来标定，它们的含义详见下表1-4中。
表1-4：峰包功率、平均功率和载波功率含义一般地，全载波发射时，载波功率比100%调制时的峰包功率低6dB；而缩减或抑制载波发射时，载波功率则分别比峰包功率低16~26dB或40dB。
