文章编号:1004-9037(2005)01-0075-08宽带短波信号处理平台及算法汤素华,戴旭初,徐佩霞(中国科学技术大学电子工程与信息科学系,合肥,230027)摘要:为了对宽带短波信号进行快速处理,提出一种基于软件无线电结构的高性能通用宽带无线信号处理平台。在这个平台上对短波信号射频数字化,然后进行数字变频,获得宽带基带解析信号。同时研究了基于基带解析信号的宽频带扫描算法、跳频集搜索算法、特定信号快速搜索算法、调制方式识别和数字解调算法等,并在该平台上实现了这些算法。现场试验表明,本文提出的信号处理平台性能优越,信号处理算法有效。关键词:软件无线电;频带扫描;跳频;调制方式识别中图分类号:TN911文献标识码:A收稿日期:2003-12-23;修订日期:2004-09-30Wide-BandWirelessSignalProcessingPlatformandAlgorithmsTANGSu-hua,DAIXu-chu,XUPei-xia(DepartmentofElectronicEngineeringandInformationScience,UniversityofScience&TechnologyofChina,Hefei,230027,China)Abstract:Toprocessthewide-bandshortwavequicklyandefficiently,ahighperformancegeneral-purposewide-bandwirelesssignalprocessingplatformbasedonthesoftwaredefinedradiostructureisproposed.Intheplatform,theshortwavesignalisdigitalizedintheradiofrequencybandandconvertedintotheanalyticalbasebandsignal.Thewide-bandfrequencyscanalgorithm,hoppingfrequencysearchingalgorithm,specialsignalfastsearchingalgo-rithm,modulationrecognitionanddigitaldemodulationalgorithminthebasebandarestudied.Thesealgorithmsareimplementedintheplatform.Thefieldtestshowsthattheplatformisexcellentandtheabovealgorithmsareveryeffective.Keywords:softwaredefinedradio;frequencyscan;hoppingfrequency;modulationrecognition引言短波通信[1]具有通信距离远和信道不易摧毁等优点,一直是军事上重要的通信方式。传统的短波接收机采用超外差技术,在中频通过模拟器件对信号进行解调等处理,信号受噪声的影响较大,抗干扰能力差,而且不同的功能要采用不同的硬件设备来实现。最近出现的一些短波数字接收机[2～3]在中频对短波信号数字化,然后进行数字处理。虽然改善了一些性能,但是依然包含了太多的模拟混频和滤波器件(文[2]中经过了3次模拟混频),而且功能有限(文[2]中只实现了窄带信号的数字解调功能,文[3]中只实现了基带和中频调制解调功能)。本文将采用软件无线电结构,在统一的硬件平台上对宽带信号进行数字处理,这对实际应用有着很重要的意义。软件无线电主要有三种结构[4]:宽带中频带通采样、射频带通采样和射频低通采样。本文将采用射频低通采样的软件无线电结构,这不仅可以实现传统接收机的所有功能,还具有如下优点:(1)硬件可重配置,便于实现不同的功能;(2)可以对宽频带信号进行处理,实现频带扫描、跳频搜索等功能;(3)可以同时对多路窄带信号进行分析,获得信号的调制方式、调制参数,并对多路信号进行解调。本文给出了宽带无线信号处理平台,并在该平台上通过不同的配置来实现宽频带扫描、信号搜索、跳频信号搜索、特定信号搜索、信号分析和解调等功能。该设备既能够单独工作,又能够组网工作。第20卷第1期2005年3月数据采集与处理JournalofDataAcquisition&ProcessingVol.20No.1Mar.20051接收机系统本文给出的射频接收机综合了传统的接收机的功能,采用基于可重配置的硬件结构,通过软件设置来构建不同的硬件模块,实现不同的功能。1.1系统结构接收机系统中采用如图1所示的基于软件无线电的可重配置结构。天线接收的信号经过射频滤波、放大后,在射频段直接数字化;A/D采样的数据经过可编程下变频器(PDC)下变频滤波,产生基带解析信号,以及瞬时幅度、相位、频率等信息,这些数据通过场可编程门阵列(FPGA)缓冲后传给数字信号处理器(DSP),由DSP完成频带扫描、跳频搜索、特定信号搜索、信号分析和解调等功能,最后由微控制器(MCU)把处理结果上报给远端主机或本地控制台。本地控制台是单机工作时使用的设备,远端主机是在组网方式下使用的设备。图1硬件平台框图1.2硬件模块本文给出的接收机系统中包括了模拟前端,远端主机...
