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在数字通信系统中,中频数字接收机是近期软件无线电的研究热点,全数字中频解调技术已经广泛应用于高速的数字接收机中。本文主要研制新一代军事无线通信网主干网中的大容量接入和中继节点,分析了多种军用与商用的无线传输方案,并从中综合出符合系统设计要求的高速全双工无线接入器和中继转发器实现方案,研究了数字信号处理算法的硬件实现,完成设备整机的硬件设计,实现了端对端互通,以实验检验方案效果。
本文首先对中频数字信号处理相关的理论与实际器件综合分析,比较目前常用的各种数字中频方案的优缺点,从本系统的主要特点——高速率为出发点,分析以各种现有方案实现系统的可行性。在调制方案上采用能产生多种调制信号的正交调制方式,并配合升余弦滚降信号成形滤波器抑制信号频谱的带外能量,保证主要信号能量集中在系统的设计工作频带内。为了提高系统的灵活性和升级能力,解调方案采用软件无线电的设计思想,直接对中频信号高速采样,以数字方法实现高速解调与数字检测,并在基带实现载波跟踪、定时恢复等功能。解调器的数字信号处理方法主要使用数字下变频,包括了数控振荡器、正交混频器、低通滤波器等关键的数字部件;对定时恢复和载波跟踪采用相同的反馈式调整跟踪方案,为数字测试提供可靠的采样定时信号和高质量的波形样点数据。本文研究的重点在于如何以可编程逻辑器件实现高速的调制解调和提高系统的误码性能,并利用器件的可再编程特性,使同一硬件平台可以适用于多种应用要求,增强了硬件的升级能力。
本文所研究无线传输系统所采用的最主要设计思想是:在可编程逻辑器件中以软件实现尽可能多的模块,替代分立专用器件,构成可重配置的硬件平台,使平台具有良好的可重用性,并不仅仅局限应用于本文所述的特定系统。通过修改系统的信号处理软件,硬件平台可以应用到更广泛的通信系统中。本硬件平台的成功研制,还可以为研究新的通信技术提供测试和验证平台。