本發(fā)明涉及軟件無線電領(lǐng)域，尤其是一種數(shù)字處理軟件開發(fā)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

軟件無線電技術(shù)是對傳統(tǒng)無線電通信體系結(jié)構(gòu)的一次重大革新，它通過軟件方式擺脫了硬件結(jié)構(gòu)的束縛，其硬件通用化、功能軟件化和軟件構(gòu)件化的特點(diǎn)使得軟件無線電具有很強(qiáng)的靈活性和通用性。目前，軟件無線電已經(jīng)從軍事通信領(lǐng)域滲透到了包括民用移動通信、雷達(dá)、電子戰(zhàn)、測控，甚至電視廣播等無線電工程的各個領(lǐng)域，但是軟件無線電系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)不僅依托于后端軟件設(shè)計(jì)的發(fā)展，同時射頻前端的硬件發(fā)展也是制約其總體性能的重要限制因素。

為了適應(yīng)不同信號的工作需要，軟件無線電系統(tǒng)中信號傳輸?shù)男诺谰哂蓄l帶寬這一特點(diǎn)，但寬頻帶調(diào)制信號經(jīng)過射頻前端的放大器與混頻器將會帶來一系列失真，例如：調(diào)制信號經(jīng)過具有非線性特性的混頻器必然帶來頻率失真，產(chǎn)生三階交調(diào)、五階交調(diào)，落在調(diào)制信號頻帶內(nèi)難以濾除；射頻放大器無法實(shí)現(xiàn)通頻帶足夠?qū)?、通帶波紋足夠小且放大功率足夠大等重要性能指標(biāo)，這些問題所帶來的通帶內(nèi)干擾將對調(diào)制信號產(chǎn)生很大影響，帶來不可逆的失真，且難以恢復(fù)。

寬頻帶調(diào)制信號經(jīng)過射頻前端帶來的干擾如何抑制已經(jīng)成為亟需解決的重要課題，常用的實(shí)現(xiàn)辦法主要通過改進(jìn)放大器、混頻器等射頻前端硬件性能，該方法對于價格昂貴的復(fù)雜系統(tǒng)尚可接受，但對于低成本航空(如小型無人機(jī)、通航飛機(jī)等)則較難實(shí)現(xiàn)，需要采用其他技術(shù)方法通過改進(jìn)傳統(tǒng)軟件無線電構(gòu)型來解決這一矛盾問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，克服現(xiàn)有的軟件無線電射頻前端失真帶來的干擾問題，本發(fā)明提出了一種基于頻帶壓縮的軟件無線電系統(tǒng)。

本發(fā)明所述軟件無線電系統(tǒng)包括發(fā)送端和接收端，發(fā)送端和接收端均包括射頻前端部分、模擬數(shù)字(analogtodigital，a/d)轉(zhuǎn)換部分和數(shù)字模擬(digitaltoanalogue，d/a)轉(zhuǎn)換部分及數(shù)字部分，在軟件無線電系統(tǒng)的發(fā)送端中，調(diào)制信號經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換部分后將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，數(shù)字信號進(jìn)入數(shù)字部分進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后信號通過d/a轉(zhuǎn)換部分后，數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，將轉(zhuǎn)換后的模擬信號通過射頻前端完成上變頻及功率放大后，信號通過天線發(fā)射；軟件無線電系統(tǒng)中接收端的天線接收發(fā)送端發(fā)送的模擬信號，模擬信號進(jìn)入射頻前端完成信號放大及下變頻，并進(jìn)入a/d轉(zhuǎn)換部分將信號轉(zhuǎn)換后數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)過數(shù)字部分解調(diào)后，再輸入到d/a轉(zhuǎn)換部分將數(shù)字信號變換為模擬信號，收到的模擬信號即發(fā)送端所發(fā)射的信號；

所述發(fā)送端的數(shù)字部分，在數(shù)字信號進(jìn)入后首先進(jìn)行濾波，濾波后信號f(t)經(jīng)過頻帶壓縮，即將f(t)中的變量t換為t/a，得到頻帶壓縮后的信號f(t/a)，將頻帶壓縮后的信號f(t/a)進(jìn)行調(diào)制，并經(jīng)過數(shù)字上變頻和信道濾波后輸出到d/a轉(zhuǎn)換部分；

所述接收端的數(shù)字部分，經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)換后的信號首先進(jìn)行信道濾波和數(shù)字下變頻，數(shù)字下變頻后的信號進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)后信號為f(t/a)，將其變量t/a換為t，即得到頻帶恢復(fù)后的信號f(t)，f(t)經(jīng)過濾波后進(jìn)入d/a轉(zhuǎn)換部分。

本發(fā)明所述發(fā)送端的數(shù)字部分可去除濾波、數(shù)字上變頻和信道濾波，a/d轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號僅經(jīng)過頻帶壓縮和調(diào)制后直接輸出到d/a轉(zhuǎn)換部分，進(jìn)行數(shù)字信號到模擬信號的轉(zhuǎn)換。

本發(fā)明所述接收端的數(shù)字部分可去除信道濾波、數(shù)字下變頻和濾波，a/d轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號僅經(jīng)過解調(diào)和頻帶恢復(fù)后直接輸出到d/a轉(zhuǎn)換部分，進(jìn)行數(shù)字信號到模擬信號的轉(zhuǎn)換。

本發(fā)明的有益效果是由于采用頻帶壓縮的方法能有效降低軟線無線電對射頻前端器件的性能要求，并且解決了寬頻帶信號通過射頻前端失真較大的問題，獲得的收益包括：一是減少了信號的頻帶帶寬，在信道上傳輸時其只占原信號帶寬的幾分之一甚至十幾分之一，對軟件無線電應(yīng)用中的信道綜合提出了新思路；二是對于頻帶壓縮后的已調(diào)信號在射頻前端進(jìn)行放大時，對于放大器的性能要求大大降低，頻域失真現(xiàn)象得到了很大改善；三是算法模型在軟件無線電數(shù)字部分可以實(shí)現(xiàn)模塊化制作，應(yīng)用靈活且成本低廉，符合軟件無線電思想；四是具有通信信息保密作用，具有潛在的廣泛用途。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有發(fā)射端各模塊的連接關(guān)系示意圖。

圖2是現(xiàn)有接收端各模塊的連接關(guān)系示意圖。

圖3是本發(fā)明中發(fā)射端和接收端各功能模塊的連接關(guān)系示意圖。

圖4是本發(fā)明的流程圖。

圖5是方波信號的時頻域波形圖，其中，圖5(a)是方波信號的時域波形，圖5(b)是方波信號的頻域波形。

圖6是方波信號經(jīng)頻帶壓縮后信號的時頻域波形圖，其中，圖6(a)是頻帶壓縮后的時域波形，圖6(b)是頻帶壓縮后的頻域波形。

圖7是頻帶壓縮后的信號經(jīng)調(diào)幅及放大器后的時域波形圖。

圖8是接收端解調(diào)及頻帶恢復(fù)后的時頻域波形圖，其中，圖8(a)是解調(diào)及頻帶恢復(fù)后方波的時域波形，圖8(b)是解調(diào)及頻帶恢復(fù)后方波的頻域波形。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

本發(fā)明所述軟件無線電系統(tǒng)包含發(fā)送端和接收端，發(fā)送端和接收端均包括射頻前端部分、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換(analogtodigital,，a/d)部分和數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換(digitaltoanalogue，d/a)部分及數(shù)字部分，在軟件無線電系統(tǒng)中發(fā)送端中，調(diào)制信號經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換部分后將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，數(shù)字信號進(jìn)入數(shù)字部分進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后信號通過d/a轉(zhuǎn)換部分后，數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，將轉(zhuǎn)換后的模擬信號通過射頻前端完成上變頻及功率放大，信號通過天線發(fā)射；軟件無線電系統(tǒng)中接收端的天線接收發(fā)送端發(fā)送的模擬信號，進(jìn)入射頻前端完成信號放大及下變頻，并進(jìn)入a/d轉(zhuǎn)換部分將信號轉(zhuǎn)換后數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)過數(shù)字部分解調(diào)后，再輸入到d/a轉(zhuǎn)換部分將數(shù)字信號變換為模擬信號，收到的模擬信號即發(fā)送端所發(fā)射的信號。

所述發(fā)送端的數(shù)字部分，在數(shù)字信號進(jìn)入后首先進(jìn)行濾波，濾波后信號f(t)經(jīng)過頻帶壓縮，即將f(t)中的變量t換為t/a，得到頻帶壓縮后的信號f(t/a)，在頻域中表現(xiàn)為f(ω)到f(aω)的變化，實(shí)現(xiàn)頻帶壓縮，將頻帶壓縮后的信號f(t/a)進(jìn)行調(diào)制，并經(jīng)過數(shù)字上變頻和信道濾波后輸出到d/a轉(zhuǎn)換部分；

所述接收端的數(shù)字部分，經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)換后的信號首先進(jìn)行信道濾波和數(shù)字下變頻，數(shù)字下變頻后的信號進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)后信號為f(t/a)，將其變量t/a換為t，即得到頻帶恢復(fù)后的信號f(t)，f(t)即頻帶壓縮前的方波信號，也就是軟件無線電系統(tǒng)本身所要發(fā)射的方波信號，在頻域中表現(xiàn)為f(aω)到f(ω)的變化，實(shí)現(xiàn)了頻帶恢復(fù)，即接收端經(jīng)過f(t/a)→f(t)的過程實(shí)現(xiàn)了信號的頻帶恢復(fù)，恢復(fù)了原始的方波信號，f(t)經(jīng)過濾波后進(jìn)入d/a轉(zhuǎn)換部分。

本發(fā)明所述發(fā)送端的數(shù)字部分去除濾波、數(shù)字上變頻和信道濾波，a/d轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號僅經(jīng)過頻帶壓縮和調(diào)制后直接輸出到d/a轉(zhuǎn)換部分，進(jìn)行數(shù)字信號到模擬信號的轉(zhuǎn)換。

本發(fā)明所述接收端的數(shù)字部分中，去除信道濾波、數(shù)字下變頻和濾波，a/d轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號僅經(jīng)過解調(diào)和頻帶恢復(fù)后直接輸出到d/a轉(zhuǎn)換部分，進(jìn)行數(shù)字信號到模擬信號的轉(zhuǎn)換。

如圖1和圖2所示，為目前現(xiàn)有的發(fā)射端和接收端各模塊的連接關(guān)系示意圖，本發(fā)明中帶有頻帶壓縮功能的各功能模塊流程圖如圖3所示，其中，數(shù)字部分發(fā)射端根據(jù)需求可以去除濾波、數(shù)字上變頻及信道濾波，數(shù)字部分接收端根據(jù)需求可以去除信道濾波、數(shù)字下變頻及濾波，圖1、圖2、和圖3中虛線模塊均可以去除。

本發(fā)明實(shí)施流程如圖4所示，圖5為原始方波信號的時頻域波形圖，其中圖5(a)為時域信號波形，圖5(b)為頻域信號波形，圖5(a)看到原始方波信號周期為0.1ms，即頻率為10khz(1/0.1ms＝10khz)，對圖5的信號進(jìn)行頻帶壓縮后得到如圖6所示的壓縮后方波信號波形及頻譜，其中，圖6(a)是頻帶壓縮后的時域波形，圖6(b)是頻帶壓縮后的頻域波形，通過圖6(a)看出頻帶壓縮后方波信號周期為0.5ms，即頻率變?yōu)?khz(1/0.5ms＝2khz)，壓縮了5倍，通過圖6(b)與圖5(b)對比可以看到通過頻帶壓縮后頻帶變窄，再將壓縮后信號進(jìn)行幅度調(diào)制，并通過放大器得到發(fā)射的信號波形如圖7所示，天線接收到信號后，將其進(jìn)行幅度解調(diào)及頻帶恢復(fù)即可得到方波信號的波形及頻譜如圖8所述，其中，圖8(a)為解調(diào)及頻帶恢復(fù)后方波的時域波形，圖8(b)是解調(diào)及頻帶恢復(fù)后方波的頻域波形，圖8(a)中方波信號周期為0.1ms，其頻率為10khz(1/0.1ms＝10khz)，與圖5(a)中原始方波信號相同，通過圖8(b)與圖5(b)進(jìn)行對比可以看出，兩個圖在信號頻率上沒有差別，即通過頻帶恢復(fù)后又得到了原始方波信號。