带通采样系统抗混叠滤波方法研究VIP专享VIP免费

带通采样系统抗混叠滤波方法研究摘要软件无线电作为一种实现无线通信的方法与手段，在无线通信尤其是4G通信中具有广泛的应用。为将其功能尽量通过软件算法实现，需要对其工作频带内的射频信号进行采样。但信号混叠的问题普遍存在于带通采样系统中。在此背景下，本文对抗混叠方法进行了细致的分析。首先，为解决两路信号间的混叠问题，本文综合了相位调整滤波算法以及二阶带通采样方法。基于可调延时差的原理，通过调整滤波器某一路信号的相位，从而实现信号在叠加后互为抵消，以实现信号的分离，消除了两路信号间的混叠。其次，对信号自身的镜像混叠，应用复系数相位调整滤波算法。其中，抗混叠滤波器采用了一种简化的增益模型，根据射频信号在频域中的位置，通过调整复增益来抑制镜像混叠问题。该算法易于实现，且无论射频信号的位置如何，都能实现无混叠接收。再次，应用三阶带通采样结构解决三路信号混叠问题，设计相应的抗混叠滤波器分离三路信号。最后，通过软件仿真验证上述算法，并依次分析了三种情况下的抗混叠效果。本论文参考了24篇文献，以及53幅图像。关键词：带通采样；数字接收机；软件无线电；抗混叠AbstractAsamethodandmeansforrealizingwirelesscommunication,softwareradioiswidelyuesdinwirelesscommunication,especially4Gcommunication.Inordertoimplementitsfunctionsasfaraspossiblethroughsoftwarealgorithms,itisnecessarytosampletheRFsignalsinitsworkingfrequencyband.However,theproblemofsignalaliasingiscommoninbandpasssamplingsystems.Inthiscontext,thispaperhascarriedoutresearchonrelatedanti-aliasingmethods.First,basedonthesecond-orderband-passsampling,aphase-adjustingfilteringalgorithmisintroducedtosolvethealiasingproblembetweenthetwosignals.Accordingtotheadjustabledelaydifference,therealcoefficientphaseadjustmentfilterisdesigned.Byadjustingthephaseofoneofthesignals,thesignalsaresuperimposedoneachotherandcancelled,soastoachievesignalseparationandeliminatethealiasingbetweenthetwosignals.Secondly,applythecomplexcoefficientphaseadjustmentfilteringalgorithmtotheimagealiasingofthesignalitself.Amongthem,theanti-aliasingfilteradoptsasimplifiedgainmodeltosuppresstheimagealiasingproblembyadjustingthecomplexgainaccordingtothepositionoftheRFsignalinthefrequencydomain.Thealgorithmiseasytoimplementandachievesalias-freereceptionregardlessofthelocationoftheRFsignal.Thirdly,thethird-orderbandpasssamplingstructureisappliedtosolvetheproblemofthree-waysignalaliasing,andthecorrespondinganti-aliasingfilterisdesignedtoseparatethethreesignals.Finally,thosealgorithmsisverifiedbysoftwaresimulation,andtheanti-aliasingeffectsinthreecasesareanalyzedinturn.Thereare24referenceswith53figuresinthisarticle.Keywords:Bandpasssampling;DigitalReceiver;SoftwareDefinedRadio;anti-alising1绪论1.1研究背景及意义MITRE公司在1992年5月，首次提出“软件无线电”这一概念。它指出，软件无线电即建设一个标准化、开放化、集成化的硬件平台，综合多种软件应用功能，尽可能简化模拟部分[1]。因此，软件无线电（SDR）对射频信号的处理要求具有较高的采样速率和精度。SDR的优势主要如下：（1）具有通用的系统结构，可以灵活实现各种功能，易于升级换代。（2）便于实现不同系统的互操作。（3）由于其主要功能是通过软件来实现的，因而更容易采用新的信号处理手段以提高系统抗干扰的性能。（4）跟踪新技术能力强。为了通过软件算法尽量实现SDR的功能，射频信号需要在其工作频段内[2]。在这方面，可以通过带通采样（BPS）实现射频信号的直接采样，因为我们可以使用远低于信号最高频率的采样率进行采样。然而，在采样过程中，采样信号的混叠是不可避免的，从而干扰信号的接收进程。以中国联通、移动及电信FDD-LTE的频谱分布状况为例。见下图1.1，参数。采样完成后，中国移动TD-L...