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软件无线电(Software Radio)是Joe Mitola于1991年提出的术语,指的是可重复编程或可重构类型的无线电系统。软件无线电的目的是把硬件作为无线通信的基本平台,把尽可能多的无线通信及个人通信功能用软件实现。这种系统能够接收完全可编程的业务和控制信息,并且支持大范围内的频率、空中接口和应用软件。因此软件无线电必须能够处理多个不同的通讯标准,而不同的标准具有不同的信号采样率,如GSM是541.6Ksamples/s,IS-95是2.4576Msamples/s等等。一个比较好的解决方案是,在软件无线电系统的接收机中,智能天线使用一个统一的高采样率采集接收到的所有信号,然后在DSP部分中应用采样率转换(通常是降采样)方法得到所需要的特定采样率下的信号;而在发射机中,信道合成器的输出必须经过升采样到一定频率才能通过天线发射出去。软件无线电对采样率转换的特殊要求是:在将数字信号从一个采样频率转换到另一个采样频率的同时,必须保护好某一个限定频带内的信息,也就是通讯传递的内容;另外一点是采样率转换一定要足够快,这样才能满足软件无线电通讯的实时性;其次要实现任意转换因子的采样率转换,且易于在数字系统中实现。
因此,在软件无线电中实现采样率转换的关键问题是要尽量提高计算效率。这一方面保证了软件无线电的实时性,另一方面减轻了DSP的运算负担。相对于传统SRC方法的两个特点——1,每个SRC级的不同输出样本的计算量是一个常数;2,信号样本间的相关性随采样率升高而增大——本文基于一种分级的结构分步计算输出样本,使用递归的方式利用已求得的中间结果计算新的输出,这种重用性可以提高汁算效率。此外,在多项式插值部分应用了基于奇数段分段多项式函数的插值滤波器,通过仿真结果可以看出,这种多项式插值滤波器非常适用于本文提出的sRC系统。
本篇论文的贡献住于:1,基于一种应用于软件无线电中的有效的采样率转换结构,通过算法实现、计算量分析,可以看到它不但满足了采样要求,而且当输入信号具有较低的过采样因子和较高的动态范围时,这种方法相比于其他的SRC方法具有特别高的效率; 2,应用修正的Farrow Structure结构实现奇数段插值滤波器,并将其和FIR滤波器级联,可以得到一种应用在软件无线电中的采样率插值系统。