软件无线电中的信道化技术研究

周灿明

摘要：软件无线电通信利用多频段和多模式的无线通信进行互连互通，具有极大的灵活性和适应性。文章围绕无线电接收机的信道化技术、带通采样理论等展开论述，利用CIC，HBF和FIR级联设计下变频抽取系统的实际方案作为论据，对基于软件无线电技术的信道化技术等展开论述，探讨软件无线电多速率信號等处理技术要点。

关键词：软件无线电；信道化；技术研究

无线通信技术经过了长期的发展之后得到了迅猛的发展，如今无论是在军用还是民用技术上，各个频段的系统和模式都得到了改进，为人们提供了多样服务，满足各种需求。对于无线通信的频段和模式的研究也没有停止过，如软件无线电的开放体系结构等，硬件的软件工作平台等，相关研究者对如何使系统功能具备更好的灵活性和适应性进行了论证和研究。

1.软件无线电概述

软件无线电是将硬件作为无线通信的平台，将无线和个人通信功能纳入到平台中，使得不同的信息能够通过不同体制的通信网加以传递，实现信息的互联互通，经过长期的发展，从最初的模拟信号发展到当代的数字信号、移动信号，其展现的优势主要包括，能够实现系统的结构的通用，功能的灵活应用，改进和升级系统得到了保证，不同的通信系统之间可以进行良好的具有复用性的通信。软件无线电将对硬件的依赖转变到独立通信，具有很好的复用性。

软件无线电的关键技术是具有计算密集型等特点的。与数字和模拟信号的转换以及计算速度、运算量等方式相关联，总体目标是建立通用的可编程的硬件平台，在平台中，多种信号波形和传输形式得到了不同的软件模块的互联互通的帮助，对需求进行了最大限度的满足。一个软件接收机可以适应多种信号传输协议和调制波形，能够靠近天线，灵活处理软件。从当前的软件无线电的关键技术的内容来看，主要包括了开放式的总线结构、宽带多频段的天线，高速率的才有那个精度，高速度的信号处理标准，数字变频滤波以及二次采样，系统的数字处理运算等。

2.软件无线电基础理论

对于软件无线电研究的基础思想，是利用天线的射频模拟的信号，进行数字化的天线感应。将计算机的数据流进行信号处理后，得到关于软件的各种功能的可扩展性和环境的适应性。软件无线电要面对的往往是对模拟信号的采样，对软件无线电的基本理论基础要涉及采样定理，包括带通信号。带通信号的采样定理允许在一个频带上进行不同频带的信号的混叠。在需要对中心频率的带通信号进行采样的同时，要先对抗混叠滤波器进行采用。

软件无线电覆盖的频率范围可以采用中频采样的方法进行数字化的覆盖.这种方法是将模拟的中频信号进行数字化，然后在体制的范围内作出超外差的接受，经过改变频率的数字化信号的方法，保证信号中心的频率是固定的。

对于软件无线电中的数字信号的交换理论的研究：实信号的频谱一般具有共轭的对称性。实行的正负分量是对称的，但是相位的分量是缺失的，由正频部分和负频信号形成信号往往不会丢失信息和产生虚假信号，但是正频得到的信号是含有正频能量的，被称为复信号。

真实的窄带信号可以用解析信号来进行表示，解析主要用于数学的分析，得到的结论是要实现阶跃的滤波器是较难的。但是在基带信号的作用下就较为容易，对于模拟方法实现窄带信号的正交交换，缺点在于需要两个正交的本振信号进行虚假信号的制作。

数字混频的正交交换需要先将模拟信号进行数字的形成，然后将两个正交的本振序列加以相乘，得到数字低通的滤波。

3.软件无线电信道化技术的研究

软件无线电接受平台的软件，可以通过编程进行接受，必须先指导信道的信号，然后采用被动性的技术搜索到监视设备，对持续时间短的突发跳频等进行全概率接受。当今的数字化信道技术已经不需要对信号条件进行验证，其具有高信号的保真度和灵敏度，并且可以利用信号处理能力消除脉冲的重叠。

在实际环境中，利用到的雷达信号是十分密集的。多的可以达到数百万个，同一时间内出现如此多的信号，需要很广的频率覆盖范围，因此需要对任务量进行后期的信号处理，并且提高信号处理后的准确度和精确度，因此就要对接受的频率信号进行信道化的处理，采用正交和双通道的数字接收机，加上并行的信道化电路，稀释信号的密度，处理和接受雷达信号。将信号从高频转变到零中频，保证信号的特征信息。

信道化接收机属于电子截获接收机，用户通信信号和雷达信号的街区，截取率高，灵敏度高，能够实现超宽带的动态侦察，还能对多个信号进行截获。

数字信道化是将数字信号均分为多个频带信号进行输入，采用采样数据分解的方法，将多路低速率的数据进行采样，输出对应不同的频带。使用到的设备包括多相滤波器、频谱搬移器等等。

使用数字式信道化的接收机是射频分割信道等放在滤波器内，成为电路易于处理的频带，将信号数字化，编程数据有产生频率信息傅里叶变换。

对于信道化的信道搬迁，使用数字滤波器滤除所有的邻道的干扰后，使用信道化功能，对数字的信道化滤波进行解决。将无限通信中的硬件和高速数据流不匹配的情况，降低射频采用的频率，处理软件无线电的带宽的问题，提高不同信号的适应性和采样率，在相同的工作频率范围内的盲足的数量上进行减少，减少简化的系统设计，对频率高的射频信号进行采样，应取得较低的变频率，避免采样量化的信噪比的产生。

随着采样速率提高，后续信号的处理可能出现速度跟不上的问题，因此采用同步解决条算法可以计算技术吞吐率的数量，解决吞吐率较高的问题。例如采用降速处理的方法，转换数字的变频技术，使用数字下变频技术处理多速率的信号。

4.软件无线电中的信道化技术展望

软件无线电系信道化技术一直是通信领域研究的热点和难点，高效地实现信道化过程是统和宽带数字接收机的关键技术之一，得益于滤波器组等相关技术的发展，包含了在接收带宽内的单个或多个相互独立的子带信号，涉及的内容包括：单通道信道化技术、多通道信道化技术、采样率转换的高效结构等等，基于GoertZel滤波器的改进结构围绕软件无线电中的信道化技术，通过与宽带数字将存在的混频序列的频点位置相对固定的问题加以解决，用于提取号以便于后端的基带处理。未来的发展，对于软件无线电的信道化技术来说，首先是要分析了解现有的宽带数字下变频典型结构，比较分析变频多相滤波结构实现混频，提高实时处理速度，并针对用G0ertzel滤波器程，发现新结构的运算量，其提出了一种先抽取、后滤波的方法，从而可以直接获得精确调谐。由典型结构的器材，其中M为抽取因子，对混频序列的调谐频率进行多相滤波高效结构以及接收盲区的不足的分析，通过与现有高效结构的比较，针对子带信号具有不同带宽和任意位置分布的情况，提出了基于非均匀滤波器组的信道化方法来完成任意分布的、不同带宽的子带信号的信道化接收，通过与并行单通道数字下变频技术的比较，可以发现：该方法具有较低的运算复杂度和硬件复杂度。

结合新结构具有适中的硬件复杂度，利用所设计的几乎完全重构滤波器组，使得重构信号的误差控制在很小的范围。实现了多标准的宽带卫星链路，设计高效的原型滤波器中子带信号的动态接收和盲信道化接收，获取混频序列频点位置的灵活性。

尝试采用FPGA和DsP等器件，将改进的clc滤波器和内插多项式滤波器，并尝试从硬件上实现信道化结多通道接收，用不同的方法来确定所需设计的滤波器组的子信道数目，更好地实现无理数的采样率转换。

针对滤波器存在的不足，提出一种改进的Rs滤波器新结构，在获得好的通阻滞特性的前提下获得具备多模式、多标准的通信能力，结构强调高度的调制滤波器组的信道化方法，简化不同的非均匀滤波器组的设计方法，来完成非均匀分布的、不同带宽的子带信号的信道化接收。

5.结语

软件无线电的信道化技术和方法，需要掌握中频段信号、数字下变频的技术和方法，做大量的研究工作，包括大量的仿真分析，具有一定先进性并节省资源，可提高运算效率的变频结果和仿真结果。