第三讲：软件无线电数字前端_20130321_范玉衡.ppt

基于DFT滤波器组的并行处理 Elpk (z )为hlp (l )多相表示，而xk (m)为x (n) 的多路延迟抽取的结果，因此处理结构为： D … …… D D * 基于DFT滤波器组的并行处理 最后通过yi,k(m)计算yi(m)，是通过DFT运算来完成，具有高效特性： D … …… D D DFT * 基于DFT滤波器组的并行处理 其中 是低通滤波器 的多相分解： * 总结：滤波器组法的信道化处理 滤波器组法的特点： 所有信道具有一个共同的信道化器，即所谓调制滤波器组 — 所有滤波器的传递函数都可以通过调制一个原型传递函数推导出来。调制可以是DFT或DCT(离散余弦变换)等。 N个滤波器的每个输出信号带宽都减少到原来的1/N倍，则采样速率也减少到原来的1/N。 这种结构称为最大抽取滤波器组。其中的DFT可以利用FFT算法或Goerzel算法来计算，以减少开销。 * * * 第三讲：软件无线电的数字前端 主讲人：范玉衡 yuhengfan@163.com * 第一节：软件无线电的数字前端概念 1）软件无线电的前端定义 什么是前端？位于天线和DSP之间的信号处理环节。包括模拟前端和数字前端。 模拟前端AFE(Analog Front End)是指靠近天线的模拟电路部分。它将天线接收信号，经过LNA/ 变频/FILTER，变成可以采样的信号。或相反过程将DAC信号经过FLITER/变频/PHA，变成送天线发射的信号。 数字前端DFE(Digital Front End)是ADC/DAC到DSP可以实时计算的数字信号（一般零中频信号）之间的数字电路，如数字滤波、信道选择、下变频等。 * 2）软件无线电的前端定义 数字前端输入/输出信号的要求 数字前端的输入信号 具有固定的带宽（尽量宽）－多信道 具有确定的中心频率（在各种空中接口标准中对这些参数都有规定）－对应频段 降低模拟前端AFE设计难度 数字前端的输出信号 一般零中频 信道化的基带信号 低的采样率 * 3）软件无线电数字前端实现方法 DFE的功能包括：数字化、数字上下变频、信道化功能（将宽带信号中的所需信道搬移至基带，并滤除所有邻道干扰，以及为实现信道化的高效的多信道滤波方法）。 通常，DFE功能的算法都在很高的采样速率下面运算。所以，当信号处理算法并不要求所依托的硬件平台非常灵活时，一般不必使用DSP。 采用参数化和可重配置的可编程硬件实现，如FPGA和专用集成电路模块。 但面临灵活性的问题 本课程关心算法和原理 * 4）接收机中DFE的功能框图 注意，DFE中的三个模块并不是同时必须的 AFE DFE 基带处理 数据 前端 LO 正交数字下变频 采样速率转换 基带处理 * 第二节、数字上下变频算法 1）数字下变频的分析 上变频（发射端）和下变频（接收端）：是指把信号搬移到更高和更低的频率上。 实现办法：将信号与一个复旋转向量相乘： 式中， 代表搬移的频率。 可以是复信号，复数信号的实部和虚部分别称做同相分量和正交分量。 * 数字下变频的理论分析 由上下变频模块构成的信号处理链 ADC 信道 xTx,,BB(t) Re{.} xTx (t) xTx (t) xRx (t) xdig,BB(kT) Lo@ ( fc - fI) xdig, IF(kT) Lo@ fc Lo@ fI xRx, IF(t) * 这个信道可位于带宽为Band的频带(波段)内的任何位置，频带内包含所需信道加上干扰邻道。 带宽B 感兴趣信道 邻道干扰 - f c 0 f c-B/2 f c f c-B/2 接收的信号形式— 看频率下变频 经过ADC正交采样，得到数字化的信号为： * 将接收到的信号与相应的指数函数相乘 这样，就可以得到所发射的信号 的数字化形式。邻道干扰可以通过信道化滤波器来滤除。 邻道干扰 接收的信号形式— 看频率下变频 * 2）下变频的直接实现 如果ADC采用的中频信号是实信号 ，复数相乘 的实现：需要把复数信号的实部和虚部当做两个单独的实信号来处理。 模拟下变频实现方法 结论：实数下变频可以利用接收到的实信号与余 弦信号和正弦信号相乘来实现。 * 改进措施方法一： 利用IIR振荡器产生数字正/余弦函数，可以节省查表开销。其原理：设一个传递函数为正弦序列sin(kωT)，其z变换 其中，A = 2cosω