軟件無線電中數字下變頻技術的研究與實現

陳潔

中完成的一種數字信號處理平臺建設，并在此基礎上通過軟件完成不同應用功能，這也是當前階段應用在移動通信行業當中的重要技術內容。本文針對軟件無線電中數字下變頻技術開展相關研究。

關鍵詞：軟件無線電；數字下變頻；內插

軟件無線電產生的主要是對模數進行轉換。在盡可能靠近射頻段的情況，使用寬帶天線或者可能是多頻段天線設備，完成對整個RF段的數字處理。數字化完成之后，相關信號處理則可以使用CPU或者是DSP處理器完成。結合不同的軟件計算方法，軟件無線電能夠完成基于實時條件的通信任務，并能夠為實際通信業務提供更多更加豐富的業務種類，因此從靈活性以及適應性角度分析具有重要意義。

1 信號采樣

軟件無線電在進行轉換的過程中需要盡可能保證靠近天線端位置，并在此基礎上對RF信號完成數字化技術處理。結合軟件方式完成對通信功能的使用。為此，軟件無線電當中最為主要的任務主要是能夠在連續時間信號或者是中頻信號完成技術采樣，主要方式有如下幾種。

（1）Nyquist采樣

定理：可以通過設置頻帶（0，fH），且知道其帶限信號可以表示為x（t），這個過程中，通過≥fs=2fH的速率完成間隔采樣，能夠得到時間離散信號結果，這個過程中原信號則能夠被直接確定下來。

這個定理主要是指在不小于信號最高頻率的2倍基礎上則可以進行帶限采樣，這個過程中形成的離散采樣取值也能夠十分準確，并有效確定原信號。在理想情況下，A/D完成信號轉換之前，抗混疊濾波器可以對自身需要的全部頻率完成通過，這其中超過了fmax頻率則需要施加無窮衰減，這樣可以有效避免發生混疊情況出現。盡管如此，但是因為實際濾波器并不能夠真正完全實現這項特征。

（2）帶通采樣

上述采樣定理通常情況下只能對頻譜分布采樣問題進行闡釋，結合Nyquist采樣定理，可以通過fs≥2fH的實際采樣率進行采樣。

采用帶通采樣方式進行采樣也同樣能夠解決上述中這個問題。帶通采樣定理主要可以表示為：設置帶頻（fL，fH），則帶限信號可以表示為x（t），這個過程中則采樣率fS可以滿足公式fs=

帶通理論的應當需要一個前提，如果在一個頻帶當中有信號則不能夠在其他的頻帶當中具有相同的信號。

（3）欠采樣

通常情況下，采樣速率在信號最高頻以下2倍的時候為欠采樣。通過進行欠采樣往往有可能降低A/D的采樣實際發生頻率，通過結合ADC器件以及抽取率等的要求能夠大幅度降低。除此之外，欠采樣結合有針對性的選擇頻率以及IF頻率部分，也能夠有效避免造成帶外諧波等干擾。欠采樣同樣還具有一種類似于變頻器方面的作用。通常情況下能對信號完成欠采樣。

2 數字下變頻實現設計內容綜合分析

（一）數字混頻正交變換實現

基于對上述中幾種類型的信號采樣進行分析發現，因為兩個正交本振序列在產生與相乘的過程中都能夠通過數學運算方式進行，為此，則能夠對運算精度加以保障，則可以完成對正交性的要求。

（二）數字下變頻關鍵技術分析

數字下變頻主要實現能力是數字下變頻，濾波以及二次采樣。但是在實現這些功能的過程中需要掌握的關鍵就是NCO設計以及濾波器等的設計以及在此基礎上應當如何進行選取。

數字控制振蕩器：NCO主要目標是為了對產生在理想狀態下的正弦或者是余弦序列。也就是能形成一個頻率可以發生改變的正弦波樣本。

S（n）=cos（2πfLOn/fs）（n=O，l，2，，）

正弦波樣本能夠結合實時計算方式形成，但是這種形式產生的正弦波往往只能夠應用在信號采樣頻率相對較低的情況下。軟件無線電系統當中需要的高速采樣處理采用NCO實時計算不太現實。為此，需要采用插標法，也就是根據各個NCO的相位完成計算，獲得正弦值，并按照相位角度作為地址存儲該相位的正弦值數據內容。

（三）基于多項濾波的設計與實現

采用多項濾波數字正交變換的過程中可以不借助于本振，這樣能夠省略掉DDS的部分。結合其主要思路能夠將A/D轉換器鍵入到輸入信號x（t）=a（t）cos（2πf0t+μ（t））。

本文當中主要對數字下變頻主要原理等進行了充分的理解與運用，并對關鍵技術與計算進行了簡要分析與總結，其中主要內容包括數字控制振蕩器、CIC、HBF以及FIR等形成濾波的原理與結構。

3 結語

綜上所述，本文當中主要研究成果包括幾個方面：首先是對軟件無線電相關數字下變頻技術應用特征以及發展情況進行了綜合分析，并在此基礎上對數字下變頻相關運算問題進行了綜合分析，對原理內容以及關鍵技術進行了詳細闡述，另外，就是結合當前數字下變頻方案內容形成模塊仿真建設。希望能夠通過模擬建設實現對軟件無線電中數字下變頻技術的長足發展。

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