基于軟件無(wú)線(xiàn)電的FM解調(diào)算法

摘要：軟件無(wú)線(xiàn)電的基本思想是將寬帶A／D及D／A盡可能靠近天線(xiàn)，將無(wú)線(xiàn)電臺(tái)的各種功能在一個(gè)開(kāi)放性、模塊化的通用硬件平臺(tái)上盡可能多的用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。軟件無(wú)線(xiàn)電已成為移動(dòng)通信中的關(guān)鍵技術(shù)之一。文中基于軟件無(wú)線(xiàn)電采用軟件實(shí)現(xiàn)通用硬件調(diào)制的目的，通過(guò)基帶信號(hào)處理算法，結(jié)合軟件無(wú)線(xiàn)電接收機(jī)中的相關(guān)理論對(duì)其中的調(diào)制方式識(shí)別和解調(diào)算法進(jìn)行了仿真，說(shuō)明了各個(gè)解調(diào)模塊的功能，而且也驗(yàn)證了系統(tǒng)的科學(xué)性和可實(shí)現(xiàn)性。
關(guān)鍵詞：軟件無(wú)線(xiàn)電；調(diào)制解調(diào)模型；算法；載波同步；定時(shí)同步

無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)有許多種的調(diào)制方式，這些調(diào)制方式由于其自身特點(diǎn)而也適用于各種不同場(chǎng)合。由于其通訊模式不兼容，所以滿(mǎn)足不了不同通訊模式之間的兼容要求。而且，因?yàn)椴煌l段的電臺(tái)也只能滿(mǎn)足某些特定的要求，無(wú)法滿(mǎn)足各種各樣的軍事需求。
軟件無(wú)線(xiàn)電這一新概念一經(jīng)提出，就得到了全世界移動(dòng)通信領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。根據(jù)軟件無(wú)線(xiàn)電擁有的靈活型、開(kāi)放型等特點(diǎn)，使其不僅在軍事民用移動(dòng)通信中得了應(yīng)用，而且會(huì)在其他如電子戰(zhàn)、雷達(dá)、信息花家電等領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。

1 軟件無(wú)線(xiàn)電簡(jiǎn)介
軟件無(wú)線(xiàn)電的基本原理是在一個(gè)通用劃、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的硬件平臺(tái)上，用軟件編程來(lái)完成無(wú)線(xiàn)電臺(tái)的各種功能，不同于創(chuàng)痛的基于硬件、面向用途的電臺(tái)設(shè)計(jì)模式。要用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)功能實(shí)現(xiàn)就需要求減少功能單調(diào)、靈活型差的硬件電路不分。尤其是減少模擬處理部分，讓數(shù)字化處理器(A／D和D／A變換)盡可能靠近發(fā)射端。軟件無(wú)線(xiàn)電的核心是整體結(jié)構(gòu)的開(kāi)放型和全面可編程型，即可以利用軟件的更新實(shí)現(xiàn)硬件的協(xié)調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)新的功能。一般采用總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，因?yàn)榫哂袠?biāo)準(zhǔn)的、高性能的開(kāi)放式，方便對(duì)硬件模塊的升級(jí)和擴(kuò)展。
相應(yīng)的軟件無(wú)線(xiàn)電的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 研究發(fā)展現(xiàn)狀
目前，軟件無(wú)線(xiàn)電在軍事通信及移動(dòng)通信領(lǐng)域研究非常活躍。軟件無(wú)線(xiàn)電在3G通信系統(tǒng)中也有許多應(yīng)用實(shí)例。國(guó)內(nèi)軟件無(wú)線(xiàn)電方面的研究尚處于起步階段，目前只有幾家單位進(jìn)行這方面的研究，而且相互之間很少交流。要在這方面取得突破性的進(jìn)展尚需一段時(shí)間。

3 軟件無(wú)線(xiàn)電解調(diào)模型
從理論上來(lái)說(shuō)，各種通信信號(hào)都可以用正交調(diào)制的方法加以實(shí)現(xiàn)，如圖2所示。

根據(jù)圖2，可以寫(xiě)出它的時(shí)域表達(dá)式：
調(diào)制信號(hào)S(t)為
S(t)=I(t)cos(ωct)+Q(t)cos(ωct) (1)
ωc=2πfc (2)
ωc為采樣頻率的角頻率。在對(duì)調(diào)制信號(hào)和載波頻率進(jìn)行數(shù)字化時(shí)，其采樣頻率可能不一樣。這里多相濾波器的主要作用就是用來(lái)提高數(shù)據(jù)源的采樣速率，使得調(diào)制信號(hào)的采樣速率和載波的采樣速率一致。
盡管調(diào)制樣式多種多樣，但實(shí)質(zhì)上調(diào)制不外乎用調(diào)制信號(hào)去控制載波的某一個(gè)(或幾個(gè))參數(shù)，使這個(gè)參數(shù)按照調(diào)制信號(hào)的規(guī)律而變化的過(guò)程。載波可以是正弦波或脈沖序列，以正弦型信號(hào)作為載波的調(diào)制叫做連續(xù)波調(diào)制。