一种基于软件无线电的四信道短波数字信号处理平台

摘要

本发明公开了一种基于软件无线电的四信道短波数字信号处理平台，包括数据采集部分、数字信号处理部分和数据传输部分，数字信号处理部分包括四通道数字下变频器、现场可编程逻辑阵列，四通道数字下变频器的每一通道均由输入选择单元、数字混频单元、CIC单元、数据路由单元、FIR滤波单元、半带滤波单元和重采样滤波单元所构成，四通道的独立工作或级联工作由软件控制，控制方法是在级联工作时使上一个FIR滤波单元的输出经过抽取后，通过数据路由单元，作为下一个FIR滤波单元的输入来实现，以实现处理至多2.048MHz带宽的信号，也可以处理极窄带宽。

说明书

技术领域

本发明涉及数字信号处理领域，尤其是涉及一种基于软件无线电的四信道短波数字信号 处理平台。

背景技术

软件无线电技术的基本思想是将宽带的A/D转换器尽可能地靠近射频天线，即尽可能早 地将接收到的模拟信号转化为数字信号，在最大程度上通过DSP软件来实现系统的各种功能 。

现有的短波信号处理系统，如图1所示，包括依次连接的射频收发单元、RF转换单元、 A/D单元、数字中频单元、DSP单元和终端接口，处理的信号类型有限，通常只能处理常规调 制信号。处理的信号带宽有限，通常的处理带宽不会超过15KHz，一些用户的需要的处理带 宽通常会达到512KHz，对于极窄信号，带宽低至几十个Hz甚至更低带宽的信号，也无法处理 。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于软件无线电的四信道短波数字信号处理平台，能够同时处 理四个信道的数字信号，并且可以通过计算机程序控制四通道单独工作或是级联工作，以实 现更大范围的处理带宽。

包括具体实现方法如下：

一种基于软件无线电的四信道短波数字信号处理平台，包括数据采集部分、数字信号处 理部分和数据传输部分，所述数据采集部分分为四组，每组均由无线信号接收装置、过载保 护电路、阻抗变换电路和A/D转换器依次连接构成；所述数字信号处理部分包括四通道数字 下变频器、现场可编程逻辑阵列，四通道数字下变频器的四路输入端分别与数据采集部分的 四组A/D转换器输出端相连，四通道数字下变频器与现场可编程逻辑阵列双向连接，现场可 编程逻辑阵列与数据传输部分相连；所述数据传输部分包括以太网控制器和USB控制器；数 据传输部分与用户接口相连，四通道数字下变频器的每一通道均由输入选择单元、数字混频 单元、CIC单元、数据路由单元、FIR滤波单元、半带滤波单元和重采样滤波单元所构成，四 通道的独立工作或级联工作由软件控制，控制方法是在级联工作时使上一个FIR滤波单元的 输出经过抽取后，通过数据路由单元，作为下一个FIR滤波单元的输入来实现的.

本发明的数据采集部分工作过程：无线信号接收装置接收的四路天线信号经过过载保护 电路，然后通过阻抗变换电路，以和A/D转换器的输入阻抗匹配，最后经A/D转换器后，输出 高速数字信号。

本发明的数字信号处理部分工作过程：四路高速A/D信号分别进入数字下变频器的四个 输入通道，经过数字混频、抽取、滤波，输入到现场可编程逻辑阵列。现场可编程逻辑阵列 用于实现数据标记、组帧或数据缓存。

本发明的数据传输部分工作过程：现场可编程逻辑阵列将接收到的数据送以太网控制器 或USB控制器，最后提交用户或计算机，以利后续处理。

所述现场可编程逻辑阵列与用户接口间还可包括通用输入、输出接口(GPIO)，用于对 信号平台进行硬件扩充。

本发明用到的核心单元数字下变频器和模拟下变频器是一致的，都是输入信号与本地振 荡信号混频，然后经低通滤波器滤除高频分量，得到基带信号。模拟下变频器的缺点是：由 于两路乘法器和低通滤波本身一致性不好，致使I、Q通道幅度不平衡，相位正交误差很大， 并且具有温度漂移，稳定性也不好。然而在数字下变频器中，乘法器和低通滤波器可以做到 完全一致，因此不存在I、Q通道幅度不平衡的问题。另外，数字下变频器的控制和修改较容 易等特点也是模拟下变频器所无法比拟的。

四通道的独立工作或级联工作由软件控制，控制方法是在级联工作时使上一个FIR滤波 单元的输出经过抽取后，通过数据路由单元，作为下一个FIR滤波单元的输入来实现的.数字 下变频器有四个独立的输入、输出通道，每个通道的处理带宽可达0.512MHz。通过四个通道 级联，可以处理至多2.048MHz带宽的信号，也可以处理极窄带宽，窄至几十个Hz甚至更低带 宽的信号。

本发明的有益效果：

本发明的一种基于软件无线电的四信道短波数字信号处理平台，能够同时处理四个信道 的数字信号，并且可以通过计算机程序控制四通道单独工作或是级联工作，以实现处理至多 2.048MHz带宽的信号，也可以处理极窄带宽。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是背景技术中软件无线电结构框图；

图2是本发明的结构框图；

图3是实施例中四通道处理模式框图；

图4是实施例中三通道处理模式框图；

图5是实施例中二通道(1)处理模式框图；

图6是实施例中二通道(2)处理模式框图；

图7是实施例中单通道处理模式框图；

图8是本发明中数字下变频器内部通道间级联方式示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征 和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述， 均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一 系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例一：如图2、图3所示，一种基于软件无线电的四信道短波数字信号处理平台，采 用四通道处理模式。包括数据采集部分、数字信号处理部分和数据传输部分，所述数据采集 部分分为四组，每组均由无线信号接收装置、过载保护电路、阻抗变换电路和A/D转换器依 次连接构成；所述数字信号处理部分包括四通道数字下变频器、现场可编程逻辑阵列，四通 道数字下变频器的四路输入端分别与数据采集部分的四组A/D转换器输出端相连，四通道数 字下变频器与现场可编程逻辑阵列双向连接，现场可编程逻辑阵列与数据传输部分相连；所 述数据传输部分包括以太网控制器、USB控制器和通用输入、输出接口(GPIO)；数据传输 部分与用户接口相连，四通道数字下变频器的每一通道均由输入选择单元、数字混频单元、 CIC单元、数据路由单元、FIR滤波单元、半带滤波单元和重采样滤波单元所构成。本实施例 中采用四通道处理模式，在这一模式下，各通道单独工作，不作级联，在每一通道内，FIR 滤波单元的输出均不经过抽取返回数据路由单元，而是直接进入各自通道的半带滤波单元输 入端。

实施例二：如图2、图4和图8所示，一种基于软件无线电的四信道短波数字信号处理平 台，其结构同实施例一。本实施例中采用三通道处理模式，在这一模式下，四通道数字下变 频器的一通道FIR滤波单元的输出经过抽取返回数据路由单元作为二通道FIR滤波单元的输入 ，这样一、二通道级联使用，实现三通道处理模式。

实施例三：如图2、图5和图8所示，一种基于软件无线电的四信道短波数字信号处理平 台，其结构同实施例一。本实施例中采用二通道处理模式，在这一模式下，四通道数字下变 频器的一通道FIR滤波单元的输出经过抽取返回数据路由单元作为二通道FIR滤波单元的输入 ，二通道FIR滤波单元的输出再经过抽取返回数据路由单元作为三通道FIR滤波单元的输入， 这样一、二、三通道级联使用，第四通道单独工作，实现二通道处理模式。

实施例四：如图2、图6和图8所示，一种基于软件无线电的四信道短波数字信号处理平 台，其结构同实施例一。本实施例中采用另一种级联方式实现二通道处理模式，在这一模式 下，四通道数字下变频器的一通道FIR滤波单元的输出经过抽取返回数据路由单元作为二通 道FIR滤波单元的输入，三通道FIR滤波单元的输出经过抽取返回数据路由单元作为四通道 FIR滤波单元的输入，这样一、二通道级联使用，三、四通道级联使用，实现二通道处理模 式。

实施例五：如图2、图7和图8所示，一种基于软件无线电的四信道短波数字信号处理平 台，其结构同实施例一。本实施例中采用单通道处理模式，在这一模式下，四通道数字下变 频器的一通道FIR滤波单元的输出经过抽取返回数据路由单元作为二通道FIR滤波单元的输入 ，二通道FIR滤波单元的输出再经过抽取返回数据路由单元作为三通道FIR滤波单元的输入， 三通道FIR滤波单元的输出再经过抽取返回数据路由单元作为四通道FIR滤波单元的输入，这 样一、二、三、四通道级联工作，每个通道的处理带宽可达0.512MHz。通过四个通道级联， 可以处理2.048MHz带宽的信号。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征 或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。