软件无线电中的信号检测技术研究

【摘要】： 所谓软件无线电，就是利用软件实现通信中无线电台的各种功能，是无线电台从模拟过渡到数字之后的又一次变革性地飞跃。软件无线电是对无线传输系统的革命，它将使通信终端大大减小对硬件的束缚，被称为“无线电世界的个人计算机”。软件电台将广泛地应用于电信、交通、经贸等行业和军事领域，具有巨大的经济价值和社会价值。 本文主要针对软件无线电中的信号检测技术进行了探讨。主要的研究内容和取得的成果如下： 1．对软件无线电的基本原理和关键技术进行了深入地研究。利用欠采样和多速率数字信号处理技术，可以将任意中频信号下变频到某一固定低中频或者基带。在现有的技术条件下，实现在高中频上进行AD变换，从而提高了无线电台软件化程度。并提出了一种实用的软件无线电台结构，设计出了基于两种DSP芯片的硬件平台，可以支持100MHz以下任意中频频率信号的处理。 2．针对各种调制制式信号的特点，完成了包括AM、FM、M-DPSK、FSK、MSK等信号的软件调制解调算法。本文所提出的通用数字调制解调算法，只需要事先确定信号制式和一些参数，就可以实现对所有与相位有关的调制信号(包括M-DPSK、FSK及MSK等)的处理，数据速率可以在2Mb/s以下范围内任意变换。软件程序采用模块化设计，具有良好的通用性和可移植性。 3．提出了一种新的基于最小均方误差(MMSE)准则的通用码元定时同步算法。该算法首先对信号采样点进行预解调，计算出各个样点的解调误差，选取均方误差最小的样点作为准最佳判决点。然后进行内插处理，或者估计出定时误差进行修正，最终得到最佳判决时刻进行解调。该算法通用性强，利用有限的运算资源能够有效地实现不同数字信号的码元同步。 4．提出了一种同样基于MMSE准则的自适应信道估计和补偿算法。算法利用信号的自相关特性，在最佳判决时刻可以准确地估计出信道的质量(包括定时误差、频率偏移、衰落、相位畸变等等)。同时利用估计出的信道质量参数对输入信号进行相应地补偿，提高系统的整体性能。该算法与解调和同步结合在一起，利用它们的计算结果进行信道估计。耗费的运算资源少。 5．研究并实现了适合软件无线电的新型调制方式—变速率QAM调制。本文对其基本原理和性能进行了详尽地分析，并给出了实用实现方案。变速率QAM系统根据信道的传输质量自适应地调整信号的传输速率，在保证可靠的接收质量情况下，尽可能地提高频谱利用率，从而增加系统容量。