2DPSK信号数字化解调技术研究
宽带中频带通采样软件无线电结构与目前的中频数字化接收机的结构是类似的，都采用了多次混频体制或叫超外差体制，如一体电感图1.4所示。这种宽带中频带通采样软件无线电结构的主要特点是中频带宽更电感生产厂家宽（例如20MHz），所有调制解调等功能全部由软件加以实现。中频带宽是这种软件无线电与普通超外差中频数字化接收机的本质区别。显而易见，这种宽带中频带通采样软件无线电结构是上述三种结构中最容易实现的，对器件的性能要求最低，但它离理想软件无线电的要求最远，可扩展性、灵活性也是最差的。
图1.4 软件无线电的中频数字化结构
1.2软件无线电中的调制解调技术
1.2.1 软件无线电中的调制解调问题
为一体成型电感器了能够进行无线传输以及达到多路复用、提高抗噪声的目的, 在发射端需要用代表信息的基带信号(模拟或数字的低通信号)去控制载波的参数变化, 这就是调制; 在接收端则需要从调制信号中恢复原来的基带信号, 这就是解调。已经有许多不同类型的调制方式可以适应不同的需要。
在软件无线电系统中, 调制和解调都是用程序来实现的(也称为全数字化调制解调)。要编写出各种类型调制信号的调制解调软件, 关键是确定信号处理算法。可以利用 FPGA(现场可编程逻辑器件)来实现需要的调制解调算法, 其计算速度比 DSP 更快, 但是灵活性及控制功能较差, 需要与 DSP 或单片机配合使用。
建立调制解调算法及程序的一条途径是把模拟电路的工作原理软件化[2]。比如要对 AM信号进行相干解调, 或建立载波同步乘法器、低通滤波等软件模块的做法虽然可行, 但是计算量很大。实际上, 根据软件无线电的特点, 可以建立与调制解调电路工作原理有所不同的调制解调算法。
图 1.5为 SDR 接收机中广泛使用的数字正交解调方案。这是一个具有通用性的解调模型, 对不同方式的调制信号只需要设计相应的基带解调算法。对于 AM 信号, 基带解调算法为 A(n) 绕行电感=(I(n) +Q(n) ) 。对 LPF 的输出进行数据抽取是因为基带信号 I、Q 需要的采样率远低于对调制信号的采样率。这种解调方案利用软件中可以实现的平方和开方运算而免去了复杂的载波同步过程,不仅减少了计算量, 也避免了因载波同步误差而引起的解调误差 (相位同步误差和比较小的频率同步误差都不影响解调效果)。因为仍然是相干解调, 所以这种解调方案具有良好的抗干扰性能。
图1.5 正交数字化解调器
但是这种解调方法的计算量还是比较大的,因为对每一次采样值都要分两路进行乘法和阶数较高的低通滤波。由于计算量大(或者说对计算速度要求高), 正交数字化解调目前也难以用价位合理的 DSP 来实现, 于是就出现了数字下变频器(DDC)这样的专用芯片。DDC 通过载波跟踪用数控振荡器产生 Cos 和 Sin 数字序列, 分别与调制信号的采样序列相乘, 并完成低通滤波和数据抽取, 输出 I、Q 信号供 DSP 进行位同步和码元解调。由于 DDC 是电路实现的, 可以采用并行处理结构 (同时进行滤波所需要的多次乘法运算), 所以能够解调计算量大的问题。目前已经产品化的软件无线电接收机, 在结构上大多是采用的是”中频采样→数字下变频器→DSP 基带解调”方案, DDC也就成了软件无线电的关键技术之一。另一种解决方案就是零中频解调, 也称为直接变换法, 即用与发射载波同频率的模拟 Cos 和 Sin 信号分别与接收到的调制信号相乘, 经过 LPF 输出 I、Q 信号, 采样后供 DSP 进行基带解调。比如在基于雷达工作原理的第二代射频身份识别系统(RFID,需要接收和解调受到射频 IC 卡控制的反射电磁波)中, 由于收、发是在同一个设备中, 可以把发射载波直接用于接收解调, 就可以采用”直接变换法”解调方案。DDC 器件价格较高, 功耗大, 功能和结构缺乏绕行电感器灵活性, 直接变换法性能不及中频解调方案, 所以, 如果研发出计算量小、解调质量好,能够用”中频采样-DSP 软件解调”方案实现的解调算法, 是很有意义的。
1.2.2 正交调制原理
为了采用统一的硬件结构来实现多种调制方式，我们必须寻求一种通用的解调方法，正交调制的理论很好地解决了这一问题。尽管调制样式有多种多样，但实质上不外乎用调制信号去控制载波的一个或几个参数，使这个参数按照调制信号的规律而变化的过程。调制信号的数学表达式为：平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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一个是国产的，一个是进口的，国产的标签上是8P 50W 0.23A 1000r/min, 进口的只写了55W 1500r/min
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