宽带数字接收机技术.ppt
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1、宽带数字接收机技术,数字接收机的概念,理想的数字接收机可以用以下一段话来描述:“前端的ADC对天线的全频段进行高速数字化,所有的处理工作全在后续的高速DSP上进行,采用数字信号处理的各种高分辨率算法,实时地得到所需的全部信息。”这就是数字接收机的发展方向宽带、高速实时信号处理。,数字接收机尽量减少系统结构中的模拟环节,利用数字信号处理技术来处理ADC输出数据。,图 11 数字接收机实现框图,引言,面临的问题高速ADC采录大量的数据现有的高速DSP的工作速率大约比ADC的采样速率低12个数量级。,图 11 数字接收机实现框图,降数据率,主要方法就是降低高速ADC的输出数据率,使之与高速DSP的处
2、理速度相匹配。降数据率的前提是保证信号信息不丢失。这样,可以将如图 11所示的数字接收机结构改为如图 21所示的结构:,图 21数字接收机实现框图,带通采样,接收信号相对于整个频段为一个窄带信号,如果按照经典的香农抽样定理来抽取信号,即(其中为带通信号的上限频率),必然造成系统资源的浪费,在极高的情况下也没有能够达到这个速率的ADC,即使ADC的速度达到了要求,后续DSP也无法实时处理如此庞大的数据。如果把信号处理的频段集中在带通信号的带宽之内,而不是在整个监视频段内,就可以大大降低数据率,这样就引入了带通采样理论。,带通采样,图 22 经典采样与带通采样的比较,带通采样,带通采样能大量缩减处
3、理的数据量,而且实现较为简单。前提:数据的中心频率是已知的。未知情况下:通过短时数据测频估计得到带通信号的中心频率,将这个估计频率作为带通采样的引导频率,通过带通采样定理得到二次采样率,从而达到降低数据率的目的。,均匀带通采样定理,工程上将带通信号作为一种带限信号作如下定义:,如果m(t)的频谱,则d(t)称为中心频率为,,带宽为B的带通信号。,(2.1),(2.2),带通均匀采样定理,对于式(2.1)所定义的带通信号1采样率满足如下条件时不会出现信号的频谱混叠:,(2.3)fix:向下取整其中,和 分别是带通信号的下限和上限频率。N=1对应的是低通采样的情况;或者,(2.4),K=0对应的是
4、低通采样的情况;90-100M,重构,对于(2.3)或(2.4)确定的采样率,对应的重构公式为(2.5),其中,对于(2.3),对于(2.4),带通采样的优势,带通均匀采样定理说明,对于带通信号,并不一定需要采样率大于信号最高频率分量的两倍。对于窄带信号,只要采用比信号中心频率小得多的采样率,就能够实现对信号的无混叠采样。,多信号情况下的带通采样,带通均匀采样理论只适用于单信号情况,在空间同时有多个信号到达时,必须寻找新的解决方案。面对同时到达信号,可以采取以下两种措施:,ReTurner.D,多信号情况下的带通采样,1在带通采样之前对同时到达的每个带通信号进行带通滤波处理,然后分别进行带通采
5、样和重构,也就是将同时到达的带通信号当成多个单信号来处理。实现方法如图 23所示:,图 23 用分别滤波的方法对多信号带通采样,多信号情况下的带通采样,2改造带通均匀采样定理。使其能够同时对多个带通信号进行欠采样并能够准确恢复原信号。这就是下面将要介绍的内容。假设N个实带通信号,它们的边界满足:,(2.6),多信号情况下的带通采样,在频率轴上以从左至右的顺序对这2N个边带重新作如下命名:,(2.7),任取两个边带(这里假设是第i个和第j个),与单信号的带通直接采样类似,可以推导出,多信号情况下的带通采样,任取两个边带(这里假设是第i个和第j个),与单信号的带通直接采样类似,可以推导出,其中,多
6、信号情况下的带通采样,在频率轴上以从左至右的顺序对这2N个边带重新作如下命名:,(2.7),任取两个边带(这里假设是第i个和第j个),与单信号的带通直接采样类似,可以推导出,多信号情况下的带通采样,其中,(2.8),多信号情况下的带通采样,这样第1个边带与其余2N-1个边带共有2N-1组如式的不等式约束,第2个边带与第3(2N-1)个边带共有2N-3组如式的不等式约束(第2个边带无需与第2N个边带产生约束,因为根据实带通信号的对称性,这相当于第1个边带与第2N-1个边带产生的约束)依此类推,2N个边带共有 个如式的不等式约束。将这所有个区间求交集,就是所需的的合理取值范围。,多信号情况下的带通
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