無線電數字信號處理

【摘要】隨著計算機技術與無線通信的發展，數字信號處理技術已成為了當今世界不可或缺的技術。因此，提高新一代無線電數字信號處理技術，將是業界共同的心愿。為了盡快追趕上無線電通信和網絡技術的發展腳步，加強無線電數字信號處理技術的研究顯得尤為必要。本文通過對無線電、軟件無線電、數字信號處理能力等概念的介紹，說明了數字無線電與軟件無線電的關聯性，并結合數字信號處理技術與軟件無線電結構的特點，闡述了軟件無線電中的數字信號處理技術，對數字信號處理技術的發展和應用具有重要意義。

【關鍵詞】無線電;軟件無線電;數字信號處理技術

在無線電通信飛速發展的今天，數字無線電信號處理技術也有了新的要求。為了滿足新的技術標準和要求，推廣無線電技術的發展和應用，進一步加強研究無線電數字信號處理技術顯得尤為重要，其成為了業界廣泛關注的焦點，是目前針對數字信號處理技術研究方向中的一個重要課題。

一、無線電、軟件無線電、數字信號處理技術的概念

1.無線電的概念介紹

早在1893年，無線電便被國外科學家尼古拉·特斯拉發明，這是無線電通信技術第一次被公開展示。那么，所謂無線電，是指在所有自由空間（包括空氣和真空）傳播的電磁波，是其中的一個有限頻帶，上限頻率在300GHz（吉赫茲），下限頻率較不統一，在各種射頻規范書里，常見的有3KHz～300GHz（ITU-國際電信聯盟規定），9KHz～300GHz，10KHz～300GHz。

2.軟件無線電的概念介紹

軟件無線電的發明起源于20世紀90年代，是目前較為流行并被廣泛應用的新型無線電通信技術，可以把它看做作是具有智能化的無線電。軟件無線電是指一種無線電廣播技術，它基于軟件定義的無線通信協議而非通過硬連線實現。其英文縮寫為SDR。換句話來講，頻帶、空中接口協議和功能可通過軟件下載和更新來升級，而不用完全更換硬件。同時，軟件無線電具有隨環境變化參數，更有效、智能的利用資源的優勢。

3.數字信號處理技術的概念介紹

回顧數字信號處理技術的發展歷程，它已經歷了五個不同的發展時期。從上個世紀70年代到如今的21世紀，數字信號處理技術在經歷了漫長的演變和研究探索之后，終于變得逐漸成熟，被廣泛應用到人們的日常生活當中，具有廣闊的市場前景。那么，何為數字信號處理技術呢？它被定義為是將信號以數字方式表示并處理的理論和技術。數字信號處理與模擬信號處理均是新號理的子集。通俗來講，數字信號處理技術，就是一種采用數值計算方式來對信號進行加工的理論與技術，其英文簡稱為DSP。

二、數字無線電與軟件無線電的關聯性

無線通信的發明與發展，對人類文明和信息技術的進步起到了重大的作用。通信系統通常被分為兩大類，模擬和數字。其中，信息的傳遞和描述是通過模擬形式來實現的。所以模擬通信技術便應運而生，廣泛被應用到了電視、廣播等領域里。而由于數字信號在理論上存在著一定優勢，所以信息數字化成為了一種趨勢，數字通信技術迅速興起，為多媒體通信的實現，提供了有力的保障。其實，數字通信技術已經具備了數字無線電的特征，數字無線電技術由于自身包括多項技術，其更多的旨在為數字信號處理、基帶信號處理、調制與解調等進行服務。從另一種程度意義上來講，是數字信號處理理論上的提高推動了數字無線電技術的發展，而數字無線電技術的他、日漸成熟又為新型的軟件無線電的提出和應用做了鋪墊。

軟件無線電早年一直應用于各國的軍事建設領域，在不斷研究發展后，被應用到了民間的通信領域。它的迅速發展很好的解決了目前通信系統技術標準復雜多樣，難以兼容統一的難題，并且由于其本身具有可編程的特性，很好地實現了老舊設備也能經濟升級的愿望。那么，從數字無線電到軟件無線電，前者成為了后者發展實行的前提與基礎，而后者變成了前者最終的演變趨勢。數字無線電作為一種技術手段，更傾向于對無線通信系統實施描述;軟件無線電則讓數字無線電技術變得更抽象，是一種全新的無限通信系統，可稱為數字無線電的升級版。

三、數字信號處理技術與軟件無線電結構的特點

數字信號處理技術由于具備很強的穩定性，并對環境中的溫度、噪音有著很強的適應性，所以得到了廣泛的發展和應用。其實質上就是通過對數據的變換和提取，進而轉換，變為能讓機器與人識別的形式。鑒于其可以利用軟件來對參數實行修改處理，不難看出它有著很強的靈活性。

軟件無線電的結構有著開放性與可編程性的特點，非常有益于硬件設備的升級、擴展。這種種優勢必將使無線電通信系統更具備可靠性、靈活性、兼容性。軟件無線電的結構特點，還能減少無線電設備維護費用，節約成本。

四、軟件無線電數字信號處理技術

1.對數字信號的高速處理

利用軟件無線電技術來對基帶、調制解調和數字上下變頻等問題進行處理?；谄浔旧斫Y構特性，更好地把各個器件結合在一起，提高單片的可編程性，從而完成解擴和解跳的工作部分，實現更多的功能效果。此外，還可以采用多芯片同時并用的方法來避免出現單編程器件無法滿足處理能力的情況。

2.A/D與D/A轉換器件的應用

軟件無線電本身的結構特點對于A/D和D/A轉換器件的要求很高，采樣速率和采樣精度成為了關鍵因素。其中，影響采樣速率的是信號帶寬，在實際中一般取信號帶寬的2.5倍，同時必須注意轉換器件的范圍值符合軟件無線電的標準要求。例如：某A/D轉換器件，其動態范圍在100-120dB之間，輸入信號頻率的最大范圍在1～5GHz，這種情況就符合無線電的標準。

3.DSP與FPGA技術的結合

所謂DSP，是一種數字信號處理器，被廣泛應用到無線電技術當中。通過對DSP進行改制、制造出專用芯片，并做成集成電路，進而做到降低功耗、減小尺寸、提高處理數字信號技術的性能。而FDGA作為現場可編程的邏輯門陣列，擁有著DSP的所有優勢，并且在性能上已超過了它。那么如果將DSP與FPGA技術相結合，必定會實現無線電與硬件的完美結合。運用FPGA對接口的處理，更好地與DSP有效連接，從而達到提高系統效率降低經濟成本的目的。

五、總結

總之，在信息網絡迅猛發展的今天，數字信號處理技術必將朝著性能更強、更專業化、標準化的方向發展，通過利用無線電通信技術，將會大大促進數字信號處理能力的發展，從而被廣泛的應用到實際生活當中，更好地滿足社會的發展和人民的需求。

參考文獻

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