軟件無線電復(fù)習資料

1、復(fù)習第一章（無線電系統(tǒng)技術(shù)概述）1. 理解常見無線電技術(shù)中的AGC技術(shù)，超外差接收技術(shù)和雙工技術(shù)。低噪放大技術(shù)、自動增益控制技術(shù)、超外差接收技術(shù)、收/發(fā)雙工技術(shù)噪聲系數(shù)的定義：將無線電接收機看成是多級電路網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的系統(tǒng)，則整個級聯(lián)系統(tǒng)的噪聲系數(shù)為：接收靈敏度影響因素：外部噪聲、內(nèi)部噪聲和電路系統(tǒng)的非線性失真等提高接收靈敏度的方法：在接收機前端增加一個射頻放大器，并使其噪聲系數(shù)盡可能小，一般采用低噪聲放大器為使接收機輸出信號的強度相對穩(wěn)定，接收機的增益就應(yīng)隨著輸入信號強度的大小自動調(diào)整，這一技術(shù)即為自動增益控制。AGC提高了接收機的動態(tài)范圍AGC的工作原理：按負反饋原理工作壓縮比：即輸入電平變化

2、量VRi 與輸出電平變化量VRO 之比（或dB差）：接收機的動態(tài)范圍：接收機在輸出信號不變的條件下，可接收的最大功率Pmax與最小功率Pmin之比: 超外差技術(shù)：通過混頻器本振頻率fL和選頻濾波器中心頻率f0= fRF同步改變來實現(xiàn)中頻頻率fIF固定不變。(中頻頻率fIF是射頻頻率和本振頻率差拍的結(jié)果)鏡頻干擾中頻頻率是射頻頻率和本振頻率差拍的結(jié)果，即比本振信號分別高和低一個中頻頻率的信號經(jīng)混頻后都會進入到接收機的中頻信道中兩個信號在射頻上對稱地位于本振頻率兩側(cè)，互為鏡像，因此被稱為鏡頻干擾鏡頻干擾抑制效果用鏡頻干擾抑制比來表征超外差接收機要獲得好的鏡頻抑制比，應(yīng)該采用高中頻的系統(tǒng)方案常見的收

3、/發(fā)雙工技術(shù)：時分雙工、頻分雙工和環(huán)形器雙工2. 無線模擬通信系統(tǒng)、無線數(shù)字通信系統(tǒng)、數(shù)字無線電技術(shù)比較、軟件無線電比較。除調(diào)制/解調(diào)外，無線數(shù)字通信系統(tǒng)與無線模擬通信系統(tǒng)相同無線數(shù)字通信系統(tǒng)與無線模擬通信系統(tǒng)的根本區(qū)別：（1）信源的數(shù)字化；（2）調(diào)制/解調(diào)傳輸信道中其它各環(huán)節(jié)仍相同，如信道分離、混頻和濾波等，但模擬信道技術(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、集成度低、體積功耗大，運用不靈活。模擬無線電技術(shù)中，信號處理大多采用實信號處理技術(shù)，而數(shù)字無線電則多采用復(fù)信號處理技術(shù)，即采用正交雙通道技術(shù)3. 實現(xiàn)正交雙通道的關(guān)鍵 。實現(xiàn)正交雙通道的關(guān)鍵有兩個1）需要產(chǎn)生兩個正交本振2）需要嚴格保證兩通道的幅度平衡若上述條件無

4、法滿足，則會產(chǎn)生鏡像信號，造成鏡像干擾4. 硬件無線電與軟件無線電的主要區(qū)別。硬件無線電是指無線電設(shè)備的功能由硬件結(jié)構(gòu)確定，系統(tǒng)的工作很少或沒有軟件參與，在功能上是固定的。軟件無線電技術(shù)可以多頻帶/多模式/多功能工作，具有可重編程、可重配置能力。模擬無線電和數(shù)字無線電都屬于硬件無線電；數(shù)字無線電+軟件無線電和重配置技術(shù)構(gòu)成軟件無線電。5. 數(shù)字無線電常見結(jié)構(gòu)。根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換在數(shù)字無線電系統(tǒng)中所處的位置分類零中頻數(shù)字基帶的結(jié)構(gòu)：中頻頻率為零，不存在一般超外差接收機中的鏡頻干擾問題超外差式數(shù)字基帶的結(jié)構(gòu)：中頻頻率固定超外差式數(shù)字中頻的結(jié)構(gòu)：中頻頻率固定6. 軟件無線電的定義、特點及軟件無線電的中心

5、思想。軟件無線電的定義：軟件無線電是將模塊化、標準化的硬件單元以總線方式連接構(gòu)成基本平臺，并通過軟件加載實現(xiàn)各種無線電功能的一種開放式體系結(jié)構(gòu)。特點：功能的靈活性、結(jié)構(gòu)的開放性、成本的集中性。可以多頻帶/多模式/多功能工作、具有可重編程、可重配置能力。其中心思想是：構(gòu)造一個具有開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺，將各種功能，如工作頻段、調(diào)制解調(diào)類型、數(shù)據(jù)格式、加密模式、通信協(xié)議等用軟件來完成，并使A/D和D/A轉(zhuǎn)換器盡可能靠近天線，以實現(xiàn)具有高度靈活性、開放性的新一代無線通信系統(tǒng)。7. 軟件無線電的分級。第0級：數(shù)字硬件無線電（基本不可改變）第1級：軟件控制無線電（可以改變一些功能，例如功率

6、水平和互連方式不能改變像頻帶或調(diào)制方式這樣的特征參量）第2級：軟件定義無線電（使用軟件對調(diào)制、寬/窄帶、安全、波形產(chǎn)生和檢測進行控制，但通常受到頻率的約束。通常模數(shù)和數(shù)模變換只能在中頻及以后出現(xiàn)）第3級：理想的軟件無線電（它完全可編程，直接在射頻前端進行模數(shù)和數(shù)模變換，消除了大部分模擬部件，降低了失真和噪聲）第4級：終極軟件無線電（完全可編程，無外置天線，不受運行頻率和帶寬的限制，能快速實現(xiàn)空中接口的檢測和轉(zhuǎn)換） 基于盲源分離總結(jié)：隨級別的提高，系統(tǒng)的靈活性逐步提高，通常所說的軟件無線電一般是指第2級和第3級8. 理想的軟件無線電的組成結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)的核心是：使模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的部分盡可能接

7、近天線復(fù)習第二章（信號采樣理論與模數(shù)前端技術(shù)）1. 低通、帶通采樣定理及應(yīng)用。低通抽樣定理：設(shè)有一個頻率帶限信號 x(t)，其頻帶限制在 ( 0, fh ) 之間，如果以不小于fs2fh 的采樣速率對 x(t) 進行等間隔采樣，得到時間離散的采樣信號 x(n) x(nTs) （其中Ts1/fs稱為采樣間隔）,則原信號 x(t) 將被所得的采樣值 x(n) 完全地確定 。欠采樣，頻譜混疊過采樣，不混疊等采樣，不混疊，其采樣率稱為Nyquist采樣率帶通采樣定理：設(shè)一個頻率帶限信號 x(t)，其頻帶限制在（fL, fH)內(nèi)，如果其采樣速率fs 滿足：式中，M 取能滿足fs >= 2(fH -

8、 fL) =2B 的最大整數(shù) (0, 1, 2, ) ，則用fs 進行等間隔采樣所得到的信號采樣值 x(nTs) 能準確的確定原信號x(t)。注意： 1） 上述采樣定理的適用前提條件是：只允許在其中的一個頻帶上存在信號，而不允許在不同的頻帶上同時存在信號，否則將引起混疊。 2） 為了能使用最低采樣速率即：fs= 2B ，帶通信號的中心頻率必須滿足即信號的最高頻率加上最低頻率是帶寬的整數(shù)倍（奇數(shù)倍）, fL = nB 。3） 帶通采樣的結(jié)果是把位于 ( nB, (n+1)B ) ( n=0, 1, 2 . ) 不同頻帶上的信號，都挪位于(0, B)上相同的基帶信號頻譜來表示，因此，帶通采樣有等效

9、混頻的作用，這是低通采樣所沒有的。4）但是，當 n為奇數(shù)時，其頻率對應(yīng)關(guān)系是相對于中心頻率“反折”的，即奇數(shù)通帶上的高頻分量對應(yīng)基帶上的低頻分量，奇數(shù)通帶上的低頻分量對應(yīng)基帶上的高頻分量。2. 軟件無線電中的幾種常用ADC及其特點。逐次逼近式、并行比較式、子區(qū)式可以獲得較高的采樣速度，可用于軟件無線電系統(tǒng)。逐次逼近式ADC結(jié)構(gòu)簡單但速度不能很高，并行比較式ADC速度高但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，引入子區(qū)式ADC 結(jié)構(gòu)相對簡單而且速度又較高。3. ADC的各種性能指標，SNR和ENOB的計算，過采樣的好處。1）分辨率：ADC所能分辨的輸入模擬量的最小值用輸入的電壓（電流）最小值表示（設(shè)輸入范圍（0UREF）此變

10、化量稱為1個LSB用百分比表示用ADC的轉(zhuǎn)換位數(shù)N表示位數(shù)越多，分辨率的值越小，分辨率越高。2）轉(zhuǎn)換時間和采樣速率轉(zhuǎn)換時間（tCON）指ADC完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時間，即從轉(zhuǎn)換開始到輸出端出現(xiàn)穩(wěn)定的數(shù)字信號所需要的時間，它的倒數(shù)稱為轉(zhuǎn)換速率采樣速率(fs)考慮了器件延遲等因素的影響，是轉(zhuǎn)換時間和器件延遲時間之和的倒數(shù)，它更能反映出ADC的實際轉(zhuǎn)換性能，單位一般用sps（樣點每秒）表示3）轉(zhuǎn)換誤差絕對誤差：輸出數(shù)字量對應(yīng)的理論值與實際值之間的差值，通常用LSB的倍數(shù)表示，例如：， 。相對誤差：絕對誤差與模擬滿量程值的比值，通常用百分數(shù)表示，例如：， ADC的轉(zhuǎn)換精度由轉(zhuǎn)換誤差和分辨率（轉(zhuǎn)換位數(shù)）

11、共同決定 轉(zhuǎn)換誤差包括增益誤差、偏移誤差、非線性誤差等等，它們都會對ADC的轉(zhuǎn)換精度造成影響4）量化信噪比在量化過程中，會產(chǎn)生量化噪聲。量化噪聲：量化誤差對信號的影響等效于在信號上疊加了噪聲。當只考慮量化噪聲的影響時，采樣后信號與噪聲的功率之比稱為量化信噪比 。當采用均勻量化，且輸入為正弦滿幅信號時，結(jié)論：量化信噪比與量化位數(shù)有關(guān)，量化位數(shù)每提高1位，量化信噪比提高約6dB. 采用過采樣的方法，可以改善A/D轉(zhuǎn)換的輸出信噪比 ，改善程度取決于過采樣的倍數(shù)被稱為過采樣處理增益。5）孔徑誤差在實際的A/D轉(zhuǎn)換中，轉(zhuǎn)換需要一定的時間tCON，稱為孔徑時間。在孔徑時間內(nèi)由輸入信號變化引起的轉(zhuǎn)換誤差Ve

12、， 稱為孔徑誤差。采樣保持有兩種工作狀態(tài)：跟蹤和保持。6）無雜散動態(tài)范圍理想ADC的輸入和輸出成線性關(guān)系，但實際的ADC往往存在著非線性從靜態(tài)特性看，非線性會引入轉(zhuǎn)換誤差從動態(tài)特性看，非線性會引入諧波失真（單頻率輸入時）或互調(diào)失真（兩個以上頻率輸入時），也稱為雜散，兩種失真對系統(tǒng)的影響用無雜散動態(tài)范圍（SFDR）來表征SFDR的定義為：當輸入為單頻正弦信號時，其輸出端的正弦信號功率與輸出功率譜上最大雜散分量功率之比7）有效轉(zhuǎn)換位數(shù)ADC所獲得的實際轉(zhuǎn)換位數(shù)不僅取決于轉(zhuǎn)換器件的轉(zhuǎn)換位數(shù)，還與系統(tǒng)的采樣速率、轉(zhuǎn)換誤差、孔徑誤差和PCB抗電磁干擾性能等因素有關(guān)實際可獲得的等效轉(zhuǎn)換位數(shù)稱為有效轉(zhuǎn)換位數(shù)

13、（ENOB），它的計算公式為：其中，SNR是ADC輸出的實際信噪比，用dB表示。4. SNR和SFNR的比較。SFDR與SNR之間的區(qū)別：SFDR表征的是A/D轉(zhuǎn)換輸出信號與它的最大雜散分量之間的相對功率關(guān)系，SFDR與它的雜散是相關(guān)的；SNR反映的是信號與噪聲相對功率關(guān)系，信號與噪聲是不相關(guān)的5. 軟件無線電中的幾種常用DAC及特點，階梯重構(gòu)的概念。D/A轉(zhuǎn)換器的主要電路形式有：1）權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器（電阻加權(quán)型）：權(quán)電阻的排列順序和權(quán)值的排列順序相反。權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器的特點：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，電阻元件數(shù)較少，轉(zhuǎn)換速度較快；缺點：阻值相差較大，制造工藝復(fù)雜，不利于轉(zhuǎn)換精度的控制和電路

14、的集成。2）R-2R倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器（綜合加權(quán)型）：整個網(wǎng)絡(luò)的等效輸入電阻為R。倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器的特點：優(yōu)點：電阻種類少，只有R和2R，提高了制造精度；而且支路電流流入求和點不存在時間差，提高了轉(zhuǎn)換速度。應(yīng)用：它是目前集成D/A轉(zhuǎn)換器中轉(zhuǎn)換速度較高且使用較多的一種，如8位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832，就是采用倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)。3）權(quán)電流型D/A轉(zhuǎn)換器(電流加權(quán)型)：在權(quán)電流式DAC中，各支路權(quán)電流的大小均不受開關(guān)導(dǎo)通電阻和壓降的影響，這樣降低了對開關(guān)電路的要求，提高了轉(zhuǎn)換精度。與理想采樣信號的重構(gòu)相比，實際的輸出一是存在模數(shù)變換時引入的量化誤差，二是輸出模擬信號的時域波形不是連

15、續(xù)變化的，而是階梯變化的，因此 DAC的實際輸出不再與理想的重構(gòu)信號相同。 實際DAC的輸出重構(gòu)也稱為階梯重構(gòu)。6. 實際的軟件無線電的系統(tǒng)可分為哪幾種結(jié)構(gòu)形式？相應(yīng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，特點。根據(jù)軟件無線電系統(tǒng)中射頻接收信號采樣方式的不同，實際的軟件無線電系統(tǒng)可分為三種結(jié)構(gòu)：射頻低通采樣結(jié)構(gòu) 理想的軟件無線電射頻帶通采樣結(jié)構(gòu) 軟件定義無線電（SDR）中頻帶通采樣結(jié)構(gòu) 1）基于射頻低通采樣結(jié)構(gòu)軟件無線電系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)特點：基于射頻低通采樣結(jié)構(gòu)的軟件無線電系統(tǒng)是一種理想的軟件無線電系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的輸入、輸出都是在射頻上基于低通采樣定理進行采樣，因而具有最大的靈活性和全部的可編程性。這種結(jié)構(gòu)要求系統(tǒng)

16、的處理帶寬為整個頻段，因此對A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率、工作帶寬等參數(shù)的要求很高，在實際應(yīng)用中往往受到實際器件水平的控制。目前的軟件無線電的通信系統(tǒng)，其處理頻段為中波段到S波段，其處理帶寬達到3GHz ,因此要求A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率達到6GHz以上。目前的器件還不能滿足這樣的要求，即使?jié)M足此要求，對系統(tǒng)的實時的信號處理的速度也要求太高，目前還無法實現(xiàn)。為此，基于射頻低通采樣結(jié)構(gòu)的軟件無線電系統(tǒng)在目前的應(yīng)用中只適用于較低頻段，如軟件無線電的短波通信系統(tǒng)。2）基于射頻帶通采樣結(jié)構(gòu)的軟件無線電系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)特點：基于射頻帶通采樣結(jié)構(gòu)的軟件無線電系統(tǒng)的射頻輸入是基于帶通采樣的，其射頻

17、輸出仍然是基于低通采樣的。由于射頻帶通采樣只能同時處理一定頻段的射頻信號，系統(tǒng)對寬頻段射頻信號的覆蓋需要通過模擬的電調(diào)諧帶通濾波器分時來完成，從而降低了系統(tǒng)的靈活性和可編程性，其并行處理通道數(shù)也相對較少。但是這種結(jié)構(gòu)所需的A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率要求降低，更容易獲得實際的器件；輸出數(shù)字信號的數(shù)據(jù)率也隨之減少，因而也降低了對實時信號處理的要求。3）基于中頻帶通采樣結(jié)構(gòu)的軟件無線電系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)特點基于中頻帶通采樣結(jié)構(gòu)的軟件無線電系統(tǒng)的頻帶覆蓋是由接收機的第一級本振頻率的步進變化來分時完成，比射頻帶通采樣更容易實現(xiàn)。這種結(jié)構(gòu)所需的A/D和D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率要求都較低，輸出數(shù)字信號的數(shù)據(jù)率減少，

18、對數(shù)字信號處理速度的要求也降低，因此，這種結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)具有高的性價比。這種結(jié)構(gòu)與中頻數(shù)字無線電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較類似，但其信號處理的方式差別較大。基于中頻帶通采樣結(jié)構(gòu)的軟件無線電系統(tǒng)處理的都是多個信道的信號，因此其中頻是寬帶的，信道的分離以及信號的調(diào)制、解調(diào)等都由軟件來完成。由于這種結(jié)構(gòu)涉及的模擬電路最多，因此系統(tǒng)的可擴展性、靈活性和可編程性也最差。7. 主采樣，盲區(qū)采樣的概念，原理。射頻帶通采樣結(jié)構(gòu)中，因受實際帶通濾波器的影響，采樣后的頻段覆蓋不再連續(xù)，需要采用另外的采樣頻率進行補償，為了區(qū)別，稱原來的采樣為主采樣，稱補償?shù)牟蓸訛槊^(qū)采樣。根據(jù)帶通采樣定理，為了對中心頻率為fom的這一“盲區(qū)”頻帶

19、進行采樣數(shù)字化，所要求的采樣速率為：易知“盲區(qū)”中心頻率為：下式代入上式，可得：在式中，m取不同的值對應(yīng)不同的“盲區(qū)”，而n的選取應(yīng)盡量使 fsm 靠近 fs（但小于fs），以減小采樣振蕩器的頻率設(shè)置范圍。所以可以取nm1，這時有：“盲區(qū)”采樣頻率確定后，并不意味著就能實現(xiàn)無“盲區(qū)”采樣，還必須對濾波器的特性（矩形系數(shù)r）提出一定要求，否則采樣“盲區(qū)”可能仍然無法消除。由 或，對于射頻帶通采樣結(jié)構(gòu)的軟件無線電系統(tǒng)，當其主采樣頻率一定時，需要多個盲區(qū)采樣頻率才可能通過分時處理的方式實現(xiàn)頻段的連續(xù)覆蓋。另外，無論是主采樣還是盲區(qū)采樣，都要求相應(yīng)的電調(diào)諧濾波器具有相同的矩形系數(shù)。當系統(tǒng)所采樣處理的射

20、頻信號的頻段范圍太寬時，要求電調(diào)諧濾波器的帶寬相同，矩形系數(shù)也相同，而中心頻率的范圍很大，因而其Q值也很大，這幾乎是不可能做到的。因此，基于射頻帶通采樣結(jié)構(gòu)的軟件無線電系統(tǒng)特別適合于窄帶的數(shù)字無線電系統(tǒng)和射頻信號頻段范圍不太寬的軟件無線電系統(tǒng)。復(fù)習第三章（多速率信號處理與數(shù)字前端技術(shù)）1. 采樣率變換的作用。降低 A/D 后的數(shù)據(jù)流速率，以及在發(fā)射信道，基帶信號經(jīng)調(diào)制后，提高信號的數(shù)據(jù)率；改善信噪比。多速率信號處理的目的就是在不使信號失真的前提下改變信號的采樣率。減小信號的采樣率以減少數(shù)據(jù)冗余的過程稱為信號的抽??；增大信號的采樣率以增加數(shù)據(jù)冗余的過程稱為信號的內(nèi)插。2. 抽取的完整結(jié)構(gòu)，其抗混

21、疊濾波器截止頻率。完整的抽取器方框圖：要使頻譜不混疊，抽取后的采樣率fs2>=2fmax在設(shè)計抗混疊的數(shù)字濾波器時，為了既保證有用信號的正常通過，又不使抽取后信號混疊，其帶通截止頻率一般應(yīng)大于有用信號的最高頻率，其阻帶起始頻率應(yīng)小于抽取后采樣率的一半。3. 內(nèi)插的完整結(jié)構(gòu)，其低通濾波器截止頻率。完整的內(nèi)插器方框圖：理想低通濾波器的截止頻率應(yīng)滿足 c/I 。4. 分數(shù)倍采樣率變換的實現(xiàn)方法。先內(nèi)插，后抽取取樣率的分數(shù)倍變換 為了防止頻譜混疊，應(yīng)滿足5. 降低濾波器運算量的方法。紋波越小，過渡帶越窄，采樣率越高，則濾波器階數(shù)越高。濾波器階數(shù)越高，過渡帶越窄，但運算量越大?？梢圆捎枚嘞喾纸獾姆?/p>

22、法降低運算量。抗混疊濾波器常用FIR濾波器，設(shè)其階數(shù)為N,并將其分為D組（N為D的整數(shù)倍），則每組長度為L=N/D,這種分解稱為多相分解。6. N階濾波器，fs采樣率，D倍抽?。ɑ騃倍內(nèi)插）時，是否采用多相濾波器與整個抽?。ɑ騼?nèi)插）所需運算量（運算速率）的關(guān)系（會計算）。由等效前的結(jié)構(gòu)，輸入數(shù)據(jù)x(n1)是逐一進入到每相濾波器的，對于每相濾波器，其階數(shù)為L，D相濾波器所需復(fù)數(shù)乘加的次數(shù)為N=DL.運算量大。在多相濾波的等效結(jié)構(gòu)（先抽取，后濾波）中，由于抽取在每相濾波之前，因此輸入數(shù)據(jù)x(n1)是每隔D個進入到每相濾波器的。從各相濾波器數(shù)據(jù)輸入的規(guī)律看， x(n1)是一個一個輪序進入到各相濾波器

23、的，每隔D個循環(huán)一次。因此，對于每相濾波器，雖然其階數(shù)仍為L,但其輸入的數(shù)據(jù)量經(jīng)抽取后下降了D倍，其復(fù)數(shù)乘加的次數(shù)為N/D.與采用多相濾波的抽取系統(tǒng)一樣，采用多相濾波的內(nèi)插系統(tǒng)也可以等效為一個換向開關(guān)結(jié)構(gòu)。因此，所需的運算速度由每秒Nfs次復(fù)數(shù)乘加降為每秒Nfs/I次復(fù)數(shù)乘加。相當于整個內(nèi)插所需的運算量由N次復(fù)數(shù)乘加，降為N/I次復(fù)數(shù)乘加。多相分解大大降低運算量：每秒Nfs次 降為 每秒Nfs/D次7. 濾波器多級實現(xiàn)的好處，每級低通濾波器設(shè)計注意的問題高倍內(nèi)插系統(tǒng)的實現(xiàn)由單級實現(xiàn)變?yōu)槎嗉墝崿F(xiàn)后，濾波器的階數(shù)大為減小。由于采樣率變換的多級實現(xiàn)可以大大降低變換所需的運算量，因此在設(shè)計采樣率變換系

24、統(tǒng)時，其變換倍數(shù)應(yīng)盡量選用易于分解的數(shù)（ D=D1D2 ， I=I1I2 ），并盡量分解為多級結(jié)構(gòu)，以最大程度地降低變換系統(tǒng)所需的運算量。8. HB濾波器和積分梳狀濾波器的主要特點和應(yīng)用范圍。1）半帶濾波器(HB濾波器)所謂半帶濾波器，是指其頻率響應(yīng) 滿足以下關(guān)系的FIR濾波器：即：阻帶和通帶相等，阻帶和通帶波動相同。是一種特殊的對稱的FIR濾波器可以證明，半帶濾波器有如下性質(zhì)：半帶濾波器在除 n=0外的偶數(shù)點上的沖激響應(yīng)系數(shù)都為0，運算量比一般FIR濾波器減少一半。半帶濾波器適合于D=2M內(nèi)插或抽取。因為半帶濾波器在除 n=0外的偶數(shù)點上的沖激響應(yīng)系數(shù)都為0，半帶濾波器的設(shè)計只要設(shè)計奇數(shù)序號

25、的系數(shù)，且運算量比一般FIR濾波器減少一半。2）積分梳狀（CIC）濾波器所謂積分梳狀濾波器，是指該濾波器的沖激響應(yīng)具有如下形式：根據(jù)Z變換的定義，CIC濾波器的Z變換為：積分梳狀濾波器的實現(xiàn)：H1為一個積分器，H2的頻率響應(yīng)象一把梳子，故把它形象的稱為梳狀濾波器。兩者級聯(lián)后構(gòu)成積分梳狀濾波器（CIC濾波器）。CIC濾波器可用于抽取系統(tǒng)和內(nèi)插系統(tǒng)CIC濾波器呈現(xiàn)低通濾波器特性。主瓣為通帶、過渡帶和部分阻帶，副瓣全為阻帶。注意：1）單級CIC的旁瓣電平比較大，只比主瓣電平低13.46dB（主副比），這就意味著衰減很差。（P87） 為了降低旁瓣電平，常常采用多級CIC級聯(lián)的方法來解決。2）可計算，Q

26、級級聯(lián)的CIC的旁瓣電平比主瓣電平低13.46·Q dB。 Q越大，其阻帶抑制效果越好。CIC也可用作內(nèi)插系統(tǒng)的輸出濾波器對于CIC濾波器，當信號帶寬fc, CIC濾波器的級數(shù)Q及其通帶紋波系數(shù)確定后，要使濾波器的通帶性能越好，那么抽取的倍數(shù)D越小越好，信號的采樣率fs應(yīng)越大越好。因此，CIC濾波器適宜于在抽取系統(tǒng)的第一級或內(nèi)插系統(tǒng)的最后一級。 綜合CIC濾波器和半帶濾波器，可實現(xiàn) 倍抽取和內(nèi)插的高效的采樣率變換9. 數(shù)字上變頻器和下變頻器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在信道分離/合成中的作用。數(shù)字上變頻器（DUC）的作用是將低采樣率的數(shù)字基帶信號轉(zhuǎn)換為高采樣率的數(shù)字射頻/中頻信號。因此在上變頻前首先

27、要對信號進行內(nèi)插以提高信號的采樣率。數(shù)字下變頻器（DDC）的作用是將實數(shù)的數(shù)字中頻信號轉(zhuǎn)換為復(fù)數(shù)的數(shù)字基帶信號，其正交性由數(shù)控振蕩器輸出的正交本振來保證。經(jīng)下變頻器后的數(shù)字基帶信號一般都處于比較嚴重的過采樣狀態(tài)，因此在下變頻一般都需要進行抽取處理。復(fù)習第四章（基帶處理理論與數(shù)字基帶技術(shù)）1. 畫出信號調(diào)制通用模型并說明其基本原理在軟件無線電發(fā)射機中，信號調(diào)制是基于正交調(diào)制理論，其實現(xiàn)是通過數(shù)字上變頻來完成的。正交調(diào)制要求輸入的基帶信號為正交信號，因此，數(shù)字化的調(diào)制信號需要根據(jù)不同的調(diào)制方式進行相應(yīng)的正交處理。2. 畫出信號解調(diào)通用模型并說明其基本原理在軟件無線電接收機中，信號的解調(diào)首先通過數(shù)字

28、下變頻完成信道分離、正交分解和采樣率變換，得到基帶的復(fù)信號，然后根據(jù)不同的調(diào)制方式，對基帶信號進行相應(yīng)的處理，從而解調(diào)出調(diào)制信號。3. 載波同步分類，幾種自同步法基本原理載波同步的方法可以分為兩類：第一類：插入導(dǎo)頻法.（也稱為外同步法） 發(fā)送有用信號的同時發(fā)送導(dǎo)頻信號 （較少采用）在已調(diào)信號的頻譜中再加入一個低功率的線譜，其對應(yīng)的正弦波就是導(dǎo)頻信號，在接收端可以利用窄帶濾波器把它提取出來，再經(jīng)過適當?shù)奶幚硇纬山邮斩说南喔奢d波。1）頻域插入法在抑制載波的信號中插入導(dǎo)頻。（DSB信號為例）一般，插入的導(dǎo)頻并不是加在調(diào)制器上的載波，而是相移90°的正交載波。即：2）時域插入法用于數(shù)字通信系

29、統(tǒng)，從時間上區(qū)別數(shù)字信號和導(dǎo)頻信號。具體，在每一幀中，除了傳送數(shù)字信息，還傳送各種同步信息。第二類：直接法.（也稱為自同步法） 從收到的信號中提取。這種方法是設(shè)法從接收信號中提取同步載波。有些信號，如DSB-SC、PSK等，它們雖然本身不直接含有載波分量，但經(jīng)過某種非線性變換后，將具有載波的諧波分量， 因而可從中提取出載波分量來。下面介紹幾種常用的方法。1）平方變換法（平方環(huán)法）所謂平方變換法就是對輸入信號進行平方后，獲取所需的載波。原理圖如下：為了改善平方變換法輸出載頻的信號質(zhì)量，可以用鎖相環(huán)替代窄帶濾波器，故稱為平方環(huán)法。此方案的缺點：相位含糊性、錯誤鎖定2） 同相正交鎖相環(huán)法（科斯塔斯環(huán)

30、法）在此環(huán)路中，壓控振蕩器（VCO）提供兩路互為正交的載波，與輸入接收信號分別在同相和正交兩個鑒相器中進行鑒相，經(jīng)低通濾波之后的輸出均含調(diào)制信號， 兩者相乘后可以消除調(diào)制信號的影響， 經(jīng)環(huán)路濾波器得到僅與相位差有關(guān)的控制電壓，從而準確地對壓控振蕩器進行調(diào)整。科斯塔斯環(huán)除了能提取載波，還同時具有解調(diào)功能，被廣泛應(yīng)用與許多無線電接收機中。兩類載波同步方法比較：插入導(dǎo)頻法優(yōu)缺點：有單獨的導(dǎo)頻信號，一方面可以提取同步載波，另一方面可以利用它作為自動增益控制；有些不能用直接法提取同步載波的（如SSB）只能用插入導(dǎo)頻法；占用一定的發(fā)射功率，在總功率相同時，實際信噪比較小。直接法優(yōu)缺點：不占用導(dǎo)頻發(fā)射功率，

31、在總功率相同時，實際信噪比較大；可以防止導(dǎo)頻和信號間由于濾波不好而引起的互相干擾，也可以防止信道不理想引起導(dǎo)頻相位的誤差；有些不能用直接法提取同步載波的（如SSB）只能用插入導(dǎo)頻法。4. 位同步分類，幾種自同步法基本原理位同步是正確取樣判決的基礎(chǔ)，只有數(shù)字通信才需要， 并且不論基帶傳輸還是頻帶傳輸都需要位同步。實現(xiàn)方法也有插入導(dǎo)頻法（外同步法）和直接法（自同步法）。外同步（插入導(dǎo)頻法）1） 頻域插入法在發(fā)射端專門發(fā)射導(dǎo)頻信號。具體來說，可以在基帶信號頻譜的零點處插入所需的導(dǎo)頻，在接收端經(jīng)中心頻率為1/Tb的窄帶濾波器從解調(diào)的基帶信號中提取。 2） 時域插入法在每一幀中，除了傳送數(shù)字信息，還傳送

32、各種同步信息。自同步（直接法）主要方法這一類方法是發(fā)端不專門發(fā)送導(dǎo)頻信號，而直接從接收的數(shù)字信號中提取位同步信號。這種方法在數(shù)字通信中得到了最廣泛的應(yīng)用。常常通過濾波法，鎖相法等方法實現(xiàn)。1） 波形變換-濾波法不歸零的隨機二進制序列，不論是單極性還是雙極性的， 當P(0)=P(1)=1/2時，都沒有f=1/T，2/T等線譜，因而不能直接濾出f=1/T的位同步信號分量。但是，若對該信號進行某種變換，例如，變成歸零的單極性脈沖，其譜中含有f=1/T的分量，然后用窄帶濾波器取出該分量，再經(jīng)移相調(diào)整后就可形成位定時脈沖。它的特點是先形成含有位同步信息的信號，再用濾波器將其取出。2） 鎖相法在接收端利用

33、鑒相器比較接收碼元和本地產(chǎn)生的位同步信號的相位，若兩者相位不一致（超前或滯后），鑒相器就產(chǎn)生誤差信號去調(diào)整位同步信號的相位，直至獲得準確的位同步信號為止。另外，位同步的方法還有幅度調(diào)制法和延遲相干法等。5. 通信調(diào)制信號一般可以用正交調(diào)制的方法來實現(xiàn)，請分別給出對f(n)進行各種模擬調(diào)制（AMDSBSSBFMPM）、數(shù)字調(diào)制(2ASK2FSK2PSK)的同相分量、正交分量。模擬調(diào)制的調(diào)制算法1） 調(diào)幅（AM）2） 雙邊帶信號（DSB）3） 單邊帶信號（SSB)對LSB，代表Hilbert變換對USB，代表Hilbert變換4）調(diào)頻（FM）4） 調(diào)相（PM）， kp為調(diào)相靈敏度數(shù)字調(diào)制的調(diào)制算法

34、1） 振幅鍵控信號（2ASK）2）二進制頻移鍵控信號（2FSK）2） 二進制相移鍵控信號（2PSK）6. 請分別給出正交解調(diào)時各種模擬調(diào)制（AMDSBSSBFMPM）、數(shù)字調(diào)制(2ASK2FSK2PSK)的同相分量、正交分量及輸出 f(n) 的表達式。模擬信號解調(diào)算法1）AM解調(diào)2）DSB解調(diào)（調(diào)幅類）3）SSB解調(diào)（調(diào)幅類）4）FM解調(diào) 5）PM解調(diào)，數(shù)字調(diào)制的解調(diào)算法1）2ASK解調(diào)2）2FSK解調(diào)3）2PSK解調(diào)7. 載頻失配對正交解調(diào)的影響情況載頻失配對幅度信息沒有影響，AM,DSB,SSB,ASK等都具有較強的抗載頻失配的能力。載頻失配對相位信息有影響，PM,PSK等都不具有抗載頻失

35、配的能力。載頻失配對頻率信息的影響可視作疊加了一個 由頻差造成的直流分量，可通過均值運算，估計出頻差，再消除，故頻率調(diào)制也具有較強的抗載頻失配的能力，如FM,FSK等。復(fù)習第六章（軟件無線電體系結(jié)構(gòu)）1.軟件無線電系統(tǒng)有哪幾種硬件平臺體系結(jié)構(gòu)？各自的框圖及特點。性能比較。Ø 按連接方式劃分,可分為流水線結(jié)構(gòu)、總線式結(jié)構(gòu)、交換式結(jié)構(gòu)和基于計算機和網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。）流水線結(jié)構(gòu)圖6.1流水式結(jié)構(gòu)示意圖包括天線、多頻段射頻（IF)轉(zhuǎn)換、寬帶ADC/DAC、DDC/DUC、數(shù)字信號處理器。流水式結(jié)構(gòu)以流水線形式進行互聯(lián)，與無線通信的信號流向一致，因此效率較高。優(yōu)點如下：Ø 時延短、硬件簡

36、單Ø 實時性好、處理速率高缺點如下：Ø 各功能模塊耦合相當緊密，獨立性不高Ø 各模塊間的接口一般都是面向特定要求設(shè)計，不存在統(tǒng)一和開放的接口標準，伸縮性和通用性較差。Ø 去除或調(diào)整某一模塊，會導(dǎo)致總體結(jié)構(gòu)的改變，就可能重新設(shè)計整個系統(tǒng)。 其實，該結(jié)構(gòu)是借鑒可編程數(shù)字無線電的結(jié)構(gòu)，可以視作軟件無線電結(jié)構(gòu)的雛形。結(jié)論：該結(jié)構(gòu)不能滿足軟件無線電的要求，很少被應(yīng)用。2）總線式結(jié)構(gòu)各功能單元通過總線連接、并通過總線交換數(shù)據(jù)及控制命令。v 軟件無線電的總線結(jié)構(gòu)優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，模塊化程度高，具有很好的開放性、通用性和伸縮性，并且容易實現(xiàn)，功能擴展和系統(tǒng)升級方便v 缺點

37、：1.多個功能模塊以時分復(fù)用的方式通過公共系統(tǒng)總線完成信號傳輸，時分特性會使帶寬過窄和控制復(fù)雜，吞吐率低。2.由于對總線性能提出了很高的要求，總線可能成為系統(tǒng)功能擴展的瓶頸，特別是在實時性要求高的通信系統(tǒng) 。因此總線須具備高速率、能進行復(fù)雜控制、便于復(fù)雜控制和功能控制的能力。軟件無線電的總線結(jié)構(gòu)應(yīng)具有以下特點：a) 支持多處理器系統(tǒng)：支持多DSP的并行處理 數(shù)據(jù)運算量大，要求很高的處理速度，如果采用DSP，則目前單片DSP無法勝任，需多DSP并行處理。b) 具有寬帶高速的特性 為保證大量的數(shù)據(jù)傳輸，軟件無線電具有較高的數(shù)據(jù)傳輸和I/O口吞吐能力，總線傳輸速率超過500Mb/s，支持32-64位

38、的數(shù)據(jù)和地址總線。c) 具有良好的機械和電磁特性 總線總能在惡劣的通信環(huán)境下工作，保證一定的通信性能。d) 需要復(fù)雜的控制機制，如采用分級總線或多總線方式工業(yè)化的標準化總線有：ISA 、EISA、VESA、PCI、VME、PC/104等實際中通常選用標準化總線，如PCI或VME在符合要求的系統(tǒng)總線中，VME總線技術(shù)最成熟、通用性最好，也因此得到最廣泛的支持。v 總線式結(jié)構(gòu)中，VME總線技術(shù)得到最廣泛的支持。v 總線式結(jié)構(gòu)是軟件無線電設(shè)計的首選方案。圖示總線式結(jié)構(gòu)采用的是雙總線的結(jié)構(gòu)，即VME總線和高速數(shù)據(jù)總線。3）交換式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖6.3 基于網(wǎng)絡(luò)交換結(jié)構(gòu)的軟件無線電系統(tǒng)該平臺采用適配器和交換網(wǎng)

39、為各功能模塊提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)通信能力，各個模塊之間通過數(shù)據(jù)包來交換數(shù)據(jù)，即功能模塊通過適配器來打包和解包，并通過交換網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)。 這種體系結(jié)構(gòu)遵循相同的通信接口和協(xié)議，它們之間的耦合性弱。 硬件平臺中用PC機完成交換機的功能，功能板之間可以通過虛電路來進行通信。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)點：Ø 效率高、帶寬高以及通用性好Ø 可方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的廣播和選播Ø 并具有較好的吞吐量和實時性能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)缺點： 時延長、硬件復(fù)雜，不易實現(xiàn)和成本高該結(jié)構(gòu)綜合總線結(jié)構(gòu)和流水線結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，符合軟件無線電的特點，因此具有很好的前途。4）基于計算機和網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)（PC+LAN結(jié)構(gòu)）由可編程前端和并行計算機平臺組成。Ø 可編程前端包括上/下變頻、