软件无线电数字中频系统的设计与实现

第20卷第23期电子设计工程

Vol.20No.23ElectronicDesignEngineering

2012年12月Dec.2012

软件无线电数字中频系统的设计与实现

王宁1，张捷1，张浩2，龙飞2

（1.西北工业大学电子信息学院，陕西西安710072；2.中国科学院微电子研究所北京100029）

摘要：提出了一种基于软件无线电技术的数字中频系统的实现方案，介绍了数字中频系统的基本结构，对其中重要部分的性能要求作了分析，并给出了实现方案，最后给出了系统测试结果。关键词：软件无线电；数字中频系统；带通采样；数字上下变频中图分类号：TN91

文献标识码：A

文章编号：1674－6236（2012）23-0120-04

Designandimplementationofadigitalintermediatefrequencysystem

insoftwareradio

WANGNing1，ZHANGJie1，ZHANGHao2，LONGFei2

（1.CollegeofElectronicInformation，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China；

2.InstituteofMicroelectronicsChinese，Beijing100029，China）

Abstract:Presentedadigitalintermediatefrequencysystembasedonsoftwareradiotechnology，anddescribesthebasicstructureofdigitalintermediatefrequencysystem，thenanalysisestheimportantpartsoftheperformancerequirements，andgivestheimplementationssolution，finallygavethesystemtestresults.

Keywords:softwareradio；digitalIFsystem；bandpasssampling；digitalup/downconversion

软件无线电的基本思想是将模数（A/D）、数模（D/A）变换尽可能的靠近天线，尽量减少模拟信号处理环节，用功能化的软件来完成尽可能多的无线电台功能，通过软件更新改变硬件配置结构，实现新的功能，软件无线电采用标准的、高性能的开放式总线结构，以利于硬件模块的不断升级和扩展[1-2]。数字中频系统是负责连接基带部分和射频部分，是整个软件无线电系统信号处理和控制的核心。本文设计了一种数字中频信号处理系统的通用硬件平台，具有模块化、开放性、可扩展性等特点，能兼容不同带宽、不同制式的信号，并利于系统的后续升级，符合未来无线通信的需求。

号数字化后的处理任务由现场可编程门阵列（FieldProgrammable

GateArray，FPGA）来完成；在发射链路，FPGA处理后的数据

经过插值滤波、数字上变频，经过D/A器件数模转换后，输出模拟中频信号，再经射频模块调制到射频后，经天线发送出去。

2系统设计关键技术

系统硬件平台主要由中频采样模数转换、中频输出数模

转换以及核心处理器件FPGA3部分组成。假设本系统带宽为25MHz，下行信号中心频率为130~150MHz；上行信号中心频率为85~105MHz。

1数字中频系统总体结构

数字中频系统总体结构框图如图1所示。

2.1模数转换器件

在软件无线电通信系统设计中，接收的射频信号经射频

前端混频处理后，变成宽带中频信号。从现有的技术和器件水平来看，由于模数转换器件的信噪比和动态范围等指标还不能满足射频采样的要求，多在中频对信号进行量化处理，

图1

数字中频系统总体结构框图

使之成为数字信号，因此现在一般采取宽带中频采样，即通过射频前端预处理把射频信号变换为中心频率适中、带宽适中的宽带中频信号后，再进行采样处理，这样就大大减轻了后续A/D转换器和FPGA处理负担。因此对A/D变换器的要求主要是采样速率和采样位数。宽带中频采样设计的步骤是根据系统带宽和对A/D转换器的信噪比等要求来确定A/D转换器的采样速率和转换位数，以此来确定A/D器件的选择。

针对不同应用的接收机，需选择不同的采样技术，进而

Fig.1Generalblock

diagramofdigitalintermediatefrequencysystem

在接收链路，将天线接收的射频信号经过射频模块下变频处理后，A/D器件接收到射频模块输出的中频信号，对其进行模数转换变为数字信号；然后通过数字下变频，将数字中频信号的频谱搬移到零中频处，再通过相应的数字滤波器完成信号数据速率的变换，配合后续数字信号的处理，模拟信收稿日期：2012-08-21

稿件编号：201208100

作者简介：王宁（1987—），男，山西阳泉人，硕士研究生。研究方向：移动通信。