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1、软件无线电发射机的实现与仿真（三）软件无线电发射机的实现与仿真（三）由于频率与相位有一定的关系，为便于分析，可将式(4-56)改写为=A(n)cos n+ (4-57)式中，表示载波的角频率。所以 =A(n)cos cos( n)-A(n)sin sin( n)注意实信号的频谱应为正值，由式( 5-3 ) , ( 5-4 )可推出真实信道的中心频率为(5-5)(5-6)进一步由式(5-5 ) , ( 5-6)容易求出相邻信道中心频率距离为.5.2 基于多相滤波器的实信号信道化发射机建模 由图 5.2 可得: 并定义： 代入式(5-6)可得：把 代入式(5-8)可得:(5-9)定义： = =DF
2、T 代入式(5-9 )可得: 则有：= (5-12)最后得：y(n)= (5-13)式中， =MOD（n/I）,MOD 表示取余数。整个实现过程如图 5.3 所示。SHAPE * MERGEFORMAT 图 5.3 实信号信道化软件无线电发射机数学模型对于基于多相滤波器的实信号信道化发射机模型的几点说明:(1)多相滤波器的设计步骤实现多相滤波器设计的步骤是:(1)根据原型理想低通滤波器的频率响应确定所需要的滤波器类型和阶数 N ; (2)求出对应的冲击响应 h(n) ; (3 )由下式确定多相滤波器：m=0,1,2,I-1 (5-14)若根据频率响应求得的滤波器阶数 N 不是 I 的整数倍，则
3、需要进行反向设计，即设定滤波器的阶数 N 为 I的整数倍后再重新计算各阶系数。利用 Matlab 中的 REMEZORD 函数可以方便求出采用最佳逼近最大最小准则算法所需的原型滤波器阶数 N。(2) DFT 可以由快速算法 FFT 来完成。第六章 软件无线电发射机系统仿真 本章将构建一个基于多相滤波器的实信号信道化发射机仿真系统并用 Matlab 软件进行仿真，以验证其可行性。6.1 基于多相滤波器的信道化发射机系统仿真 在基于多相滤波器的实信号信道化发射机仿真设计中，信道数、内插倍数和信道频率的划分是密切相关的，因此，仿真设计时进行了综合考虑，且用快速傅立叶变换对信号进行处理，不断提高系统工
4、作效率。仿真采用 Matlab 软件的 M 文件来实现。6.1.1 仿真系统结构示意图 基于多相滤波器的 8 信道信道化发射机仿真结构如图 6.1 所示。基本参数如下:信道数:8调制模式:AMSHAPE * MERGEFORMAT 图 6.1 多信道信道化发射机仿真结构图中，I=8 为输入信号对应的信道号，Y(n)为输出信号。6.1.2 仿真系统参数说明 (1)信道数信道化发射机主要用在对某一带宽内的所有信道进行发射的场合，所以其信道数应很大，但考虑到计算机的实际运算能力，信道数不能设置过大，而且在系统仿真中信道数量的增加只会增加计算负担，对于验证系统可行性没有多大贡献。由于信道化滤波器的最先
5、一步运算为 FFT2 变换，所以信道数最好为 2 的整数次幂，这样可以提高工作效率。基于以上考虑，信道数设置为 8。(2)调制波形语音信号虽具有形象直观的优点，但它的频谱和时域波形都比较杂乱，不能清晰地反映数字信道的问题所在，所以本节不选择语音信号。AM 调制对于信道衰减敏感，本节选择一些常见波形作为调制波形，可以很容易判断发射机的性能。6.2 实验结果与分析 整个仿真程序（Matlab 程序）如下。a=1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0;f=1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0;I=8;n1=200;Fs=25.0;fs=Fs*2*I;k
6、f=12.5;for k=1:Ifor r=1:(n1+I)m(k,r)=a*(1.0+0.5*cos(2*pi*f/Fs*(r-1);endendn0,f0,m0,w=remezord(8,12.5,1 0,0.001 0.001,fs);b=remez(287,f0,m0,w);figure(1)polt(20*lof10(abs(fft);grid;for r=1:36for k=1:Ih(k,r)=b(r-1)*I+k);endendfor r=1:(n1+I)for k=1:Imk=m(k,r);endmfft=fft;for k=1:Ix0(k,r)=mfft*exp(j*pi/(
7、2*I)*(k-1);endendfor r=1:(n1+I)for k=1:Ix00(k,(2*r-1)=x0(k,r);x00(k,2*r)=0;endendfor k=1:Ifor r=1:(n1+I)x00k(r)=x00(k,r);endfor r=1:36hk(r)=h(k,r);endy0=conv(x00k,hk);for r=1:n1y0(r)=y0(r)*exp(j*pi/2*(r-1);endfor r=1:n1y(k,r)=y0(r+36);%*(-1)(k-1)*exp(j*pi/I*(k-1);endendfor k=1:Ifor n=1:n1*Iif mod(n-
8、1),I)=0y00(k,n)=y(k,(n-1)/I+1);else y00(k,n)=0.0;endendendfor n=I:(n1*I-I)yout(n-I+1)=y00(1,n)+y00(2,n-1)+y00(3,n-2)+y00(4,n-3)+y00(5,n-4)+y00(6,n-5)+y00(7,n-6)+y00(8,n-7);endpoint=512;yy(1:point)=yout(101:(100+point);for n=1:pointyy(n)=(y(n)+0.001*randn)*(0.42323-0.49775*cos(2*pi*(n-1)/point)+0.079
9、22*cos(4*pi*(n-1)/point);l(n)=fs/point*(n-1);endyy1=real(yy);pp1=abs(fft(yy1);ppm1=max(pp1);figure(3)plot(l(1:256),20*log10(pp1(1:256)/ppm1);grid on;pp=abs(fft(yy);ppm=max(pp);figure(2)plot(1,20*log10(pp/ppm);I=8， =25kHz 时的 8 个调幅（AM）信号的信道化发射机仿真结果见图 6.2图 6.2 8 路信道化软件无线电发射机仿真结果由实验结果验证了本文给出的数学模型的可行性和正确
10、性。本章讨论了系统仿真的总体设计构想，主要完成了利用 Matlab 完成 8 信道信道化发射机系统仿真，系统仿真已达到预期目标。总结 软件无线电成为 21 世纪无线通信领域一个重要发展方向.软件无线电是以开放体系结构为基础，在硬件的平台上应用软件工程技术来实现具有最大灵活性和适应性的各种无线通信方式和功能的系统。软件无线电己成为当前新一代无线通信的关键技术之一。本文在深入研究了采样率变换技术的基础上，建立了基于多相滤波结构的信道化发射机模型。虽然我在设计中遇到了许多问题，但是还是在老师的指导下顺利完成了设计。完成了以下主要工作：首先，深入讨论了软件无线电中的采样定理、多速率变换技术和信号处理算
11、法，接着给出信道划分方法和真实信道中心频率的计算公式，推导和建立了基于多相滤波器的实信号信道化发射机的数学模型，最后仿真验证了基于多相滤波器的实信号信道化发射机的可行性和正确性。通过本文的研究，建立了基于多相滤波器的实信号信道化发射机的数学模型，并通过了系统仿真，证明该系统的可行性和正确性。此次设计增强了我对软件无线电领域的了解，且通过对软件无线电发射机实现与仿真的知识的学习，进一步加深了对软件无线电中的信号处理理论知识的理解。参考文献 1 Walter Tuttlebee 编著.杨小牛，楼才义，邹少承，赖兰剑译.软件无线电技术与实现，北京:电子工业出版社，20042 杨小牛，楼才义，徐建良软
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