軟件無(wú)線電復(fù)習(xí)資料

1、復(fù)習(xí)第一章（無(wú)線電系統(tǒng)技術(shù)概述）1. 理解常見(jiàn)無(wú)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(dòng)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(wú)線電接收機(jī)看成是多級(jí)電路網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的系統(tǒng)，則整個(gè)級(jí)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(jī)前端增加一個(gè)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(jī)輸出信號(hào)的強(qiáng)度相對(duì)穩(wěn)定，接收機(jī)的增益就應(yīng)隨著輸入信號(hào)強(qiáng)度的大小自動(dòng)調(diào)整，這一技術(shù)即為自動(dòng)增益控制。AGC提高了接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍AGC的工作原理：按負(fù)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(jī)的動(dòng)態(tài)范圍：接收機(jī)在輸出信號(hào)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(guò)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(lái)實(shí)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(hào)分別高和低一個(gè)中頻頻率的信號(hào)經(jīng)混頻后都會(huì)進(jìn)入到接收機(jī)的中頻信道中兩個(gè)信號(hào)在射頻上對(duì)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(lái)表征超外差接收機(jī)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(jiàn)的收

3、/發(fā)雙工技術(shù)：時(shí)分雙工、頻分雙工和環(huán)形器雙工2. 無(wú)線模擬通信系統(tǒng)、無(wú)線數(shù)字通信系統(tǒng)、數(shù)字無(wú)線電技術(shù)比較、軟件無(wú)線電比較。除調(diào)制/解調(diào)外，無(wú)線數(shù)字通信系統(tǒng)與無(wú)線模擬通信系統(tǒng)相同無(wú)線數(shù)字通信系統(tǒng)與無(wú)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(yùn)用不靈活。模擬無(wú)線電技術(shù)中，信號(hào)處理大多采用實(shí)信號(hào)處理技術(shù)，而數(shù)字無(wú)線電則多采用復(fù)信號(hào)處理技術(shù)，即采用正交雙通道技術(shù)3. 實(shí)現(xiàn)正交雙通道的關(guān)鍵 。實(shí)現(xiàn)正交雙通道的關(guān)鍵有兩個(gè)1）需要產(chǎn)生兩個(gè)正交本振2）需要嚴(yán)格保證兩通道的幅度平衡若上述條件無(wú)

4、法滿足，則會(huì)產(chǎn)生鏡像信號(hào)，造成鏡像干擾4. 硬件無(wú)線電與軟件無(wú)線電的主要區(qū)別。硬件無(wú)線電是指無(wú)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(méi)有軟件參與，在功能上是固定的。軟件無(wú)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(wú)線電和數(shù)字無(wú)線電都屬于硬件無(wú)線電；數(shù)字無(wú)線電+軟件無(wú)線電和重配置技術(shù)構(gòu)成軟件無(wú)線電。5. 數(shù)字無(wú)線電常見(jiàn)結(jié)構(gòu)。根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換在數(shù)字無(wú)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(jī)中的鏡頻干擾問(wèn)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(wú)線電的定義、特點(diǎn)及軟件無(wú)線電的中心

5、思想。軟件無(wú)線電的定義：軟件無(wú)線電是將模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的硬件單元以總線方式連接構(gòu)成基本平臺(tái)，并通過(guò)軟件加載實(shí)現(xiàn)各種無(wú)線電功能的一種開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)：功能的靈活性、結(jié)構(gòu)的開(kāi)放性、成本的集中性?？梢远囝l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(gè)具有開(kāi)放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺(tái)，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(lái)完成，并使A/D和D/A轉(zhuǎn)換器盡可能靠近天線，以實(shí)現(xiàn)具有高度靈活性、開(kāi)放性的新一代無(wú)線通信系統(tǒng)。7. 軟件無(wú)線電的分級(jí)。第0級(jí)：數(shù)字硬件無(wú)線電（基本不可改變）第1級(jí)：軟件控制無(wú)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(jí)：軟件定義無(wú)線電（使用軟件對(duì)調(diào)制、寬/窄帶、安全、波形產(chǎn)生和檢測(cè)進(jìn)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(jí)：理想的軟件無(wú)線電（它完全可編程，直接在射頻前端進(jìn)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(jí)：終極軟件無(wú)線電（完全可編程，無(wú)外置天線，不受運(yùn)行頻率和帶寬的限制，能快速實(shí)現(xiàn)空中接口的檢測(cè)和轉(zhuǎn)換） 基于盲源分離總結(jié)：隨級(jí)別的提高，系統(tǒng)的靈活性逐步提高，通常所說(shuō)的軟件無(wú)線電一般是指第2級(jí)和第3級(jí)8. 理想的軟件無(wú)線電的組成結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)的核心是：使模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的部分盡可能接

7、近天線復(fù)習(xí)第二章（信號(hào)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(gè)頻率帶限信號(hào) 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(duì) x(t) 進(jìn)行等間隔采樣，得到時(shí)間離散的采樣信號(hào) x(n) x(nTs) （其中Ts1/fs稱為采樣間隔）,則原信號(hào) 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(guò)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(gè)頻率帶限信號(hào) 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 - fL)

8、 =2B 的最大整數(shù) (0, 1, 2, ) ，則用fs 進(jìn)行等間隔采樣所得到的信號(hào)采樣值 x(nTs) 能準(zhǔn)確的確定原信號(hào)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(gè)頻帶上存在信號(hào)，而不允許在不同的頻帶上同時(shí)存在信號(hào)，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(hào)的中心頻率必須滿足即信號(hào)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(hào)，都挪位于(0, B)上相同的基帶信號(hào)頻譜來(lái)表示，因此，帶通采樣有等效混頻的作

9、用，這是低通采樣所沒(méi)有的。4）但是，當(dāng) n為奇數(shù)時(shí)，其頻率對(duì)應(yīng)關(guān)系是相對(duì)于中心頻率“反折”的，即奇數(shù)通帶上的高頻分量對(duì)應(yīng)基帶上的低頻分量，奇數(shù)通帶上的低頻分量對(duì)應(yīng)基帶上的高頻分量。2. 軟件無(wú)線電中的幾種常用ADC及其特點(diǎn)。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(wú)線電系統(tǒng)。逐次逼近式ADC結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(duì)簡(jiǎn)單而且速度又較高。3. ADC的各種性能指標(biāo)，SNR和ENOB的計(jì)算，過(guò)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）此變化量稱為

10、1個(gè)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(shí)間和采樣速率轉(zhuǎn)換時(shí)間（tCON）指ADC完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間，即從轉(zhuǎn)換開(kāi)始到輸出端出現(xiàn)穩(wěn)定的數(shù)字信號(hào)所需要的時(shí)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(shí)間和器件延遲時(shí)間之和的倒數(shù)，它更能反映出ADC的實(shí)際轉(zhuǎn)換性能，單位一般用sps（樣點(diǎn)每秒）表示3）轉(zhuǎn)換誤差絕對(duì)誤差：輸出數(shù)字量對(duì)應(yīng)的理論值與實(shí)際值之間的差值，通常用LSB的倍數(shù)表示，例如：， 。相對(duì)誤差：絕對(duì)誤差與模擬滿量程值的比值，通常用百分?jǐn)?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)）共同決定

11、 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(huì)對(duì)ADC的轉(zhuǎn)換精度造成影響4）量化信噪比在量化過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生量化噪聲。量化噪聲：量化誤差對(duì)信號(hào)的影響等效于在信號(hào)上疊加了噪聲。當(dāng)只考慮量化噪聲的影響時(shí)，采樣后信號(hào)與噪聲的功率之比稱為量化信噪比 。當(dāng)采用均勻量化，且輸入為正弦滿幅信號(hào)時(shí)，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(guò)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(guò)采樣的倍數(shù)被稱為過(guò)采樣處理增益。5）孔徑誤差在實(shí)際的A/D轉(zhuǎn)換中，轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間tCON，稱為孔徑時(shí)間。在孔徑時(shí)間內(nèi)由輸入信號(hào)變化引起的轉(zhuǎn)換誤差Ve， 稱為

12、孔徑誤差。采樣保持有兩種工作狀態(tài)：跟蹤和保持。6）無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍理想ADC的輸入和輸出成線性關(guān)系，但實(shí)際的ADC往往存在著非線性從靜態(tài)特性看，非線性會(huì)引入轉(zhuǎn)換誤差從動(dòng)態(tài)特性看，非線性會(huì)引入諧波失真（單頻率輸入時(shí)）或互調(diào)失真（兩個(gè)以上頻率輸入時(shí)），也稱為雜散，兩種失真對(duì)系統(tǒng)的影響用無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）來(lái)表征SFDR的定義為：當(dāng)輸入為單頻正弦信號(hào)時(shí)，其輸出端的正弦信號(hào)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(shí)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(shí)際可獲得的等效轉(zhuǎn)換位數(shù)稱為有效轉(zhuǎn)換位數(shù)（ENO

13、B），它的計(jì)算公式為：其中，SNR是ADC輸出的實(shí)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(hào)與它的最大雜散分量之間的相對(duì)功率關(guān)系，SFDR與它的雜散是相關(guān)的；SNR反映的是信號(hào)與噪聲相對(duì)功率關(guān)系，信號(hào)與噪聲是不相關(guān)的5. 軟件無(wú)線電中的幾種常用DAC及特點(diǎn)，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(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電阻元件數(shù)較少，轉(zhuǎn)換速度較快；缺點(diǎn)：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的集成。

14、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(gè)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(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：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(diǎn)不存在時(shí)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(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻和壓降的影響，這樣降低了對(duì)開(kāi)關(guān)電路的要求，提高了轉(zhuǎn)換精度。與理想采樣信號(hào)的重構(gòu)相比，實(shí)際的輸出一是存在模數(shù)變換時(shí)引入的量化誤差，二是輸出模擬信號(hào)的時(shí)域波形不是連續(xù)變化的

15、，而是階梯變化的，因此 DAC的實(shí)際輸出不再與理想的重構(gòu)信號(hào)相同。 實(shí)際DAC的輸出重構(gòu)也稱為階梯重構(gòu)。6. 實(shí)際的軟件無(wú)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(diǎn)。根據(jù)軟件無(wú)線電系統(tǒng)中射頻接收信號(hào)采樣方式的不同，實(shí)際的軟件無(wú)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(wú)線電射頻帶通采樣結(jié)構(gòu) 軟件定義無(wú)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(wú)線電系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)特點(diǎn)：基于射頻低通采樣結(jié)構(gòu)的軟件無(wú)線電系統(tǒng)是一種理想的軟件無(wú)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(jìn)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)的處理帶

16、寬為整個(gè)頻段，因此對(duì)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(shí)際應(yīng)用中往往受到實(shí)際器件水平的控制。目前的軟件無(wú)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(dá)到3GHz ,因此要求A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率達(dá)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(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)的信號(hào)處理的速度也要求太高，目前還無(wú)法實(shí)現(xiàn)。為此，基于射頻低通采樣結(jié)構(gòu)的軟件無(wú)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(wú)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(wú)線電系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)特點(diǎn)：基于射頻帶通采樣結(jié)構(gòu)的軟件無(wú)線電系統(tǒng)的射頻輸入是基于帶通采樣的，其射頻輸出仍然

17、是基于低通采樣的。由于射頻帶通采樣只能同時(shí)處理一定頻段的射頻信號(hào)，系統(tǒng)對(duì)寬頻段射頻信號(hào)的覆蓋需要通過(guò)模擬的電調(diào)諧帶通濾波器分時(shí)來(lái)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(duì)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(shí)際的器件；輸出數(shù)字信號(hào)的數(shù)據(jù)率也隨之減少，因而也降低了對(duì)實(shí)時(shí)信號(hào)處理的要求。3）基于中頻帶通采樣結(jié)構(gòu)的軟件無(wú)線電系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)特點(diǎn)基于中頻帶通采樣結(jié)構(gòu)的軟件無(wú)線電系統(tǒng)的頻帶覆蓋是由接收機(jī)的第一級(jí)本振頻率的步進(jìn)變化來(lái)分時(shí)完成，比射頻帶通采樣更容易實(shí)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(hào)的數(shù)據(jù)率減少，對(duì)數(shù)字信

18、號(hào)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(jià)比。這種結(jié)構(gòu)與中頻數(shù)字無(wú)線電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較類似，但其信號(hào)處理的方式差別較大?；谥蓄l帶通采樣結(jié)構(gòu)的軟件無(wú)線電系統(tǒng)處理的都是多個(gè)信道的信號(hào)，因此其中頻是寬帶的，信道的分離以及信號(hào)的調(diào)制、解調(diào)等都由軟件來(lái)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(kuò)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(shí)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(jìn)行補(bǔ)償，為了區(qū)別，稱原來(lái)的采樣為主采樣，稱補(bǔ)償?shù)牟蓸訛槊^(qū)采樣。根據(jù)帶通采樣定理，為了對(duì)中心頻率為fom的這一“盲區(qū)”頻帶進(jìn)行采樣

19、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(duì)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(shí)有：“盲區(qū)”采樣頻率確定后，并不意味著就能實(shí)現(xiàn)無(wú)“盲區(qū)”采樣，還必須對(duì)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(wú)法消除。由 或，對(duì)于射頻帶通采樣結(jié)構(gòu)的軟件無(wú)線電系統(tǒng)，當(dāng)其主采樣頻率一定時(shí)，需要多個(gè)盲區(qū)采樣頻率才可能通過(guò)分時(shí)處理的方式實(shí)現(xiàn)頻段的連續(xù)覆蓋。另外，無(wú)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(dāng)系統(tǒng)所采樣處理的射頻信號(hào)的

20、頻段范圍太寬時(shí)，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(wú)線電系統(tǒng)特別適合于窄帶的數(shù)字無(wú)線電系統(tǒng)和射頻信號(hào)頻段范圍不太寬的軟件無(wú)線電系統(tǒng)。復(fù)習(xí)第三章（多速率信號(hào)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(hào)經(jīng)調(diào)制后，提高信號(hào)的數(shù)據(jù)率；改善信噪比。多速率信號(hào)處理的目的就是在不使信號(hào)失真的前提下改變信號(hào)的采樣率。減小信號(hào)的采樣率以減少數(shù)據(jù)冗余的過(guò)程稱為信號(hào)的抽??；增大信號(hào)的采樣率以增加數(shù)據(jù)冗余的過(guò)程稱為信號(hào)的內(nèi)插。2. 抽取的完整結(jié)構(gòu)，其抗混疊濾波器

21、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(jì)抗混疊的數(shù)字濾波器時(shí)，為了既保證有用信號(hào)的正常通過(guò)，又不使抽取后信號(hào)混疊，其帶通截止頻率一般應(yīng)大于有用信號(hào)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?jǐn)?shù)倍采樣率變換的實(shí)現(xiàn)方法。先內(nèi)插，后抽取取樣率的分?jǐn)?shù)倍變換 為了防止頻譜混疊，應(yīng)滿足5. 降低濾波器運(yùn)算量的方法。紋波越小，過(guò)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(guò)渡帶越窄，但運(yùn)算量越大?？梢圆捎枚嘞喾纸獾姆椒ń档瓦\(yùn)算量?？?/p>

22、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(zhǎng)度為L(zhǎng)=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(shí)，是否采用多相濾波器與整個(gè)抽?。ɑ騼?nèi)插）所需運(yùn)算量（運(yùn)算速率）的關(guān)系（會(huì)計(jì)算）。由等效前的結(jié)構(gòu)，輸入數(shù)據(jù)x(n1)是逐一進(jìn)入到每相濾波器的，對(duì)于每相濾波器，其階數(shù)為L(zhǎng)，D相濾波器所需復(fù)數(shù)乘加的次數(shù)為N=DL.運(yùn)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(gè)進(jìn)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(gè)一個(gè)輪序進(jìn)入到各相濾波器的，每隔D個(gè)循環(huán)

23、一次。因此，對(duì)于每相濾波器，雖然其階數(shù)仍為L(zhǎng),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(gè)換向開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)。因此，所需的運(yùn)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(dāng)于整個(gè)內(nèi)插所需的運(yùn)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(yùn)算量：每秒Nfs次 降為 每秒Nfs/D次7. 濾波器多級(jí)實(shí)現(xiàn)的好處，每級(jí)低通濾波器設(shè)計(jì)注意的問(wèn)題高倍內(nèi)插系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)由單級(jí)實(shí)現(xiàn)變?yōu)槎嗉?jí)實(shí)現(xiàn)后，濾波器的階數(shù)大為減小。由于采樣率變換的多級(jí)實(shí)現(xiàn)可以大大降低變換所需的運(yùn)算量，因此在設(shè)計(jì)采樣率變換系統(tǒng)時(shí)，其變換倍數(shù)

24、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(jí)結(jié)構(gòu)，以最大程度地降低變換系統(tǒng)所需的運(yùn)算量。8. HB濾波器和積分梳狀濾波器的主要特點(diǎn)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(dòng)相同。是一種特殊的對(duì)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(diǎn)上的沖激響應(yīng)系數(shù)都為0，運(yùn)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?yàn)榘霂V波器在除 n=0外的偶數(shù)點(diǎn)上的沖激響應(yīng)系數(shù)都為0，半帶濾波器的設(shè)計(jì)只要設(shè)計(jì)奇數(shù)序號(hào)的系數(shù)，且運(yùn)算量

25、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(shí)現(xiàn)：H1為一個(gè)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(jí)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(guò)渡帶和部分阻帶，副瓣全為阻帶。注意：1）單級(jí)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(jí)CIC級(jí)聯(lián)的方法來(lái)解決。2）可計(jì)算，Q級(jí)級(jí)聯(lián)的CIC的

26、旁瓣電平比主瓣電平低13.46Q 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(duì)于CIC濾波器，當(dāng)信號(hào)帶寬fc, CIC濾波器的級(jí)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(hào)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(jí)或內(nèi)插系統(tǒng)的最后一級(jí)。 綜合CIC濾波器和半帶濾波器，可實(shí)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(hào)轉(zhuǎn)換為高采樣率的數(shù)字射頻/中頻信號(hào)。因此在上變頻前首先要對(duì)信號(hào)進(jìn)行內(nèi)插以提高信號(hào)的

27、采樣率。數(shù)字下變頻器（DDC）的作用是將實(shí)數(shù)的數(shù)字中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為復(fù)數(shù)的數(shù)字基帶信號(hào)，其正交性由數(shù)控振蕩器輸出的正交本振來(lái)保證。經(jīng)下變頻器后的數(shù)字基帶信號(hào)一般都處于比較嚴(yán)重的過(guò)采樣狀態(tài)，因此在下變頻一般都需要進(jìn)行抽取處理。復(fù)習(xí)第四章（基帶處理理論與數(shù)字基帶技術(shù)）1. 畫(huà)出信號(hào)調(diào)制通用模型并說(shuō)明其基本原理在軟件無(wú)線電發(fā)射機(jī)中，信號(hào)調(diào)制是基于正交調(diào)制理論，其實(shí)現(xiàn)是通過(guò)數(shù)字上變頻來(lái)完成的。正交調(diào)制要求輸入的基帶信號(hào)為正交信號(hào)，因此，數(shù)字化的調(diào)制信號(hào)需要根據(jù)不同的調(diào)制方式進(jìn)行相應(yīng)的正交處理。2. 畫(huà)出信號(hào)解調(diào)通用模型并說(shuō)明其基本原理在軟件無(wú)線電接收機(jī)中，信號(hào)的解調(diào)首先通過(guò)數(shù)字下變頻完成信道分離、正交分解

28、和采樣率變換，得到基帶的復(fù)信號(hào)，然后根據(jù)不同的調(diào)制方式，對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理，從而解調(diào)出調(diào)制信號(hào)。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(hào)的同時(shí)發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào) （較少采用）在已調(diào)信號(hào)的頻譜中再加入一個(gè)低功率的線譜，其對(duì)應(yīng)的正弦波就是導(dǎo)頻信號(hào)，在接收端可以利用窄帶濾波器把它提取出來(lái)，再經(jīng)過(guò)適當(dāng)?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(hào)中插入導(dǎo)頻。（DSB信號(hào)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(shí)域插入法用于數(shù)字通信系統(tǒng)，從時(shí)間上區(qū)別數(shù)字信號(hào)和導(dǎo)頻信號(hào)。具體

29、，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(hào)中提取。這種方法是設(shè)法從接收信號(hào)中提取同步載波。有些信號(hào)，如DSB-SC、PSK等，它們雖然本身不直接含有載波分量，但經(jīng)過(guò)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(lái)。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(duì)輸入信號(hào)進(jìn)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(hào)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(diǎn)：相位含糊性、錯(cuò)誤鎖定2） 同相正交鎖相環(huán)法（科斯塔斯環(huán)法）在此環(huán)路中，壓控振蕩器（VCO）提供

30、兩路互為正交的載波，與輸入接收信號(hào)分別在同相和正交兩個(gè)鑒相器中進(jìn)行鑒相，經(jīng)低通濾波之后的輸出均含調(diào)制信號(hào)， 兩者相乘后可以消除調(diào)制信號(hào)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(zhǔn)確地對(duì)壓控振蕩器進(jìn)行調(diào)整?？扑顾弓h(huán)除了能提取載波，還同時(shí)具有解調(diào)功能，被廣泛應(yīng)用與許多無(wú)線電接收機(jī)中。兩類載波同步方法比較：插入導(dǎo)頻法優(yōu)缺點(diǎn)：有單獨(dú)的導(dǎo)頻信號(hào)，一方面可以提取同步載波，另一方面可以利用它作為自動(dòng)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(shí)，實(shí)際信噪比較小。直接法優(yōu)缺點(diǎn)：不占用導(dǎo)頻發(fā)射功率，在總功率相同時(shí)，實(shí)際信噪比較大；可以防止

31、導(dǎo)頻和信號(hào)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(shí)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(mén)發(fā)射導(dǎo)頻信號(hào)。具體來(lái)說(shuō)，可以在基帶信號(hào)頻譜的零點(diǎn)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(hào)中提取。 2） 時(shí)域插入法在每一幀中，除了傳送數(shù)字信息，還傳送各種同步信息。自同步（直接法）主要方法這

32、一類方法是發(fā)端不專門(mén)發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，而直接從接收的數(shù)字信號(hào)中提取位同步信號(hào)。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(guò)濾波法，鎖相法等方法實(shí)現(xiàn)。1） 波形變換-濾波法不歸零的隨機(jī)二進(jìn)制序列，不論是單極性還是雙極性的， 當(dāng)P(0)=P(1)=1/2時(shí)，都沒(méi)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(hào)分量。但是，若對(duì)該信號(hào)進(jìn)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(shí)脈沖。它的特點(diǎn)是先形成含有位同步信息的信號(hào)，再用濾波器將其取出。2） 鎖相法在接收端利用鑒相器比較接收碼元和本地產(chǎn)生的位同步信號(hào)

33、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(hào)去調(diào)整位同步信號(hào)的相位，直至獲得準(zhǔn)確的位同步信號(hào)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(hào)一般可以用正交調(diào)制的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，請(qǐng)分別給出對(duì)f(n)進(jìn)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(hào)（DSB）3） 單邊帶信號(hào)（SSB)對(duì)LSB，代表Hilbert變換對(duì)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1） 振幅鍵控信號(hào)（2ASK）2）二進(jìn)制

34、頻移鍵控信號(hào)（2FSK）2） 二進(jìn)制相移鍵控信號(hào)（2PSK）6. 請(qǐng)分別給出正交解調(diào)時(shí)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(dá)式。模擬信號(hào)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(duì)正交解調(diào)的影響情況載頻失配對(duì)幅度信息沒(méi)有影響，AM,DSB,SSB,ASK等都具有較強(qiáng)的抗載頻失配的能力。載頻失配對(duì)相位信息有影響，PM,PSK等都不具有抗載頻失配的能力。載頻失配對(duì)頻率信息的影響可視作

35、疊加了一個(gè) 由頻差造成的直流分量，可通過(guò)均值運(yùn)算，估計(jì)出頻差，再消除，故頻率調(diào)制也具有較強(qiáng)的抗載頻失配的能力，如FM,FSK等。復(fù)習(xí)第六章（軟件無(wú)線電體系結(jié)構(gòu)）1.軟件無(wú)線電系統(tǒng)有哪幾種硬件平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)？各自的框圖及特點(diǎn)。性能比較。 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(jì)算機(jī)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(hào)處理器。流水式結(jié)構(gòu)以流水線形式進(jìn)行互聯(lián)，與無(wú)線通信的信號(hào)流向一致，因此效率較高。優(yōu)點(diǎn)如下： 時(shí)延短、硬件簡(jiǎn)單 實(shí)時(shí)性好、處理速率高缺點(diǎn)如下： 各功能模塊耦合相當(dāng)緊密，獨(dú)立

36、性不高 各模塊間的接口一般都是面向特定要求設(shè)計(jì)，不存在統(tǒng)一和開(kāi)放的接口標(biāo)準(zhǔn)，伸縮性和通用性較差。 去除或調(diào)整某一模塊，會(huì)導(dǎo)致總體結(jié)構(gòu)的改變，就可能重新設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)。 其實(shí)，該結(jié)構(gòu)是借鑒可編程數(shù)字無(wú)線電的結(jié)構(gòu)，可以視作軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)的雛形。結(jié)論：該結(jié)構(gòu)不能滿足軟件無(wú)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(guò)總線連接、并通過(guò)總線交換數(shù)據(jù)及控制命令。v 軟件無(wú)線電的總線結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模塊化程度高，具有很好的開(kāi)放性、通用性和伸縮性，并且容易實(shí)現(xiàn)，功能擴(kuò)展和系統(tǒng)升級(jí)方便v 缺點(diǎn)：1.多個(gè)功能模塊以時(shí)分復(fù)用的方式通過(guò)公共系統(tǒng)總線完成信號(hào)傳輸，時(shí)分特性會(huì)使帶寬過(guò)窄和控制復(fù)雜，吞吐率低。2.由

37、于對(duì)總線性能提出了很高的要求，總線可能成為系統(tǒng)功能擴(kuò)展的瓶頸，特別是在實(shí)時(shí)性要求高的通信系統(tǒng) 。因此總線須具備高速率、能進(jìn)行復(fù)雜控制、便于復(fù)雜控制和功能控制的能力。軟件無(wú)線電的總線結(jié)構(gòu)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：a) 支持多處理器系統(tǒng)：支持多DSP的并行處理 數(shù)據(jù)運(yùn)算量大，要求很高的處理速度，如果采用DSP，則目前單片DSP無(wú)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(wú)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(guò)500Mb/s，支持32-64位的數(shù)據(jù)和地址總線。c) 具有良好的機(jī)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

38、復(fù)雜的控制機(jī)制，如采用分級(jí)總線或多總線方式工業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn)化總線有：ISA 、EISA、VESA、PCI、VME、PC/104等實(shí)際中通常選用標(biāo)準(zhǔn)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(wú)線電設(shè)計(jì)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(wú)線電系統(tǒng)該平臺(tái)采用適配器和交換網(wǎng)為各功能模塊提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)通信能力，各個(gè)模塊之間通過(guò)數(shù)據(jù)包來(lái)交換數(shù)據(jù)，即功能模塊通過(guò)適配器來(lái)打包和解包，并通過(guò)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(tái)中用PC機(jī)完成交換機(jī)的功能，功能板之間可以通過(guò)虛電路來(lái)進(jìn)行通信。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)： 效率高、帶寬高以及通用性好 可方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的廣播和選播 并具有較好的吞吐量和實(shí)時(shí)性能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)： 時(shí)延長(zhǎng)、硬件復(fù)雜，不易實(shí)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(diǎn)，符合軟件無(wú)線電的特點(diǎn)，因此具有很好的前途。4）基于計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)平臺(tái)組成。