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软件无线电的基本理论构架

张健  
【摘要】: 软件无线电是无线电领域继模拟通信到数字通信、固定通信到移动通信之后,从硬件定义 的无线电通信到软件定义的无线电通信的第三次革命。软件无线电系统是一种复杂的数字信号 处理系统,它极大地拓展了数字信号处理的研究领域。软件无线电是目前国内外的研究热点, 已取得了大量的研究成果,但尚缺乏系统性的深入研究。围绕软件无线电,即全数字化和软化 通信信号处理这一主题,来阐述通信信号产生和处理过程,形成系统化的软件无线电理论,是 一个尚未很好解决的课题,本报告拟作一个初步的尝试,在消化大量国内外文献的基础上,提 出了一个基本的软件无线电理论构架,它由五部分构成:1)数字中频(射频)理论,研究宽 带中频(射频)信号的采样量化和波形合成、多采样率数字信号处理、数字化信道选择、基带 调制信号与带通调制信号通过正交调制(解调)的数字上(下)变频技术。2)信号空间映射-- 多模式调制解调理论,软件无线电的一个重要特征是在基带进行调制和解调,须从信号空间角 度建立多模式调制解调理论,通过正交基函数集合来表征调制信号,从而实现基函数波形合成 调制器和基函数相关解调器,在此基础上研究数字信号的检测和模拟波形的估计。3)全数字 化和软化信道估计与监测,信道估计是信号解调的基础,完成信道延迟、载波频率与相位、幅 度衰减等参数估计和抑制各种干扰的波形估计,软件无线电的另一个重要特点是不采用反馈环 方法进行参数估计,而是基于软化时钟概念采用直接计算方法进行信道估计和信号解调。由于 软件无线电是一种多频段多模式并与多种网络接口的系统,对信道环境的分析和检测十分重 要,包括实时频谱监控、动态频率分配、确定接收信号的方位和能量分布等。4)自适应波束 形成与智能天线,包括空间特征矢量获取、天线波束的数字赋形等,从而实现自适应多用户跟 踪、干扰抑制、智能化发射等,智能天线由天线阵列和数字信号处理网络构成,所有的参数估 计、波束形成、目标跟踪均由数字信号处理器实现。5)软件无线电系统的体系结构,它是关 于软件无线电系统实现的核心理论与技术,软件无线电的根本目标是要将多频段、多模式、多 个性、多业务融入一个开放的、扩展的、可拆卸和重用的模块化平台中,包括硬件平台和软件 平台,也因而需要用理论和数学模型来定义和描述这种平台。本报告研究了除自适应波束形成 与智能天线之外的大部分内容。最后探讨了软件无线电技术在PCM/FM遥测接收机和CDMA 多目标遥测接收机中的应用方案。


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