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使用FPGA实现中频软件无线电系统的方法
刘润生
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现代通信技术、微电子技术和计算机技术的飞速发展，促进了无线通信技术从数字化走向软件化。软件无线电的出现掀起了无线通信技术的又一次革命，它已经成为目前通信领域中最为重要的研究方向之一。所谓软件无线电，是指构造一个通用的、可重复编程的硬件平台，使其工作频段、调制解调方式、业务种类、数据速率与格式、控制协议等都可以进行重构和控制，选用不同的软件模块就可以实现不同类型和功能的无线电台，其核心思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带A/D和D/A 变换器，并尽可能地用软件来定义无线功能［1］。软件无线电具有极大的应用价值和广泛的应用前景。在军事上，不但可以解决不同无线设备间的互连互通，而且还可以现场开发新波形。在商业方面，可实现移动通信的无缝接入和完全自由的个人通信，缩短系统的开发周期和降低运营商的成本，现已成为3G和4G所采用的一项关键技术。本文研究了中频软件无线电的实现方案，并设计了基于FPGA的通用硬件平台。在此平台上，通过PC机下载软件，实时实现了软件无线电中频至基带的波形处理和多种不同的调制解调方式。
软件无线电赋予了无线电台多种特性。如图1所示，软件无线电用软件定义了包括RF信道接入和波形合成等空中接口的所有方面，宽带ADC和DAC在中频转换每个RF业务频段成为模拟和数字形式，带宽为WS的宽带数字接收机信号流包括了全部用户信道，其中每个用户的带宽Wc《WS 。在图1所示的软件无线电中，中频ADC和DAC信道可以同时使用可编程的数字硬件和软件来处理。中频处理包括：用来分离用户信道的滤波；数字波束成形；空时联合均衡；空间分集、极化或频率分集信道的综合，以及捕获高质量波形的其它方法。一般情况下，需要多个中频，或者用零中频来处理。数字下变频技术可以利用带通波形抽样信号的频域周期性，将带通波形直接变换到基带。
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