第一章虛擬人什么是軟件無(wú)線電？請(qǐng)根據(jù)你自己的理解給軟件無(wú)線電下個(gè)定義。軟件無(wú)線電這個(gè)術(shù)語(yǔ)已經(jīng)不再是通信專業(yè)人士的專有名詞，它已經(jīng)從軍事通信領(lǐng)域滲透到了包括民用移動(dòng)通信、雷達(dá)、電子戰(zhàn)、測(cè)控，甚至電視廣播等無(wú)線電工程各個(gè)領(lǐng)域)?！败浖o(wú)線電”是無(wú)線電工程中的新方法，是一種設(shè)計(jì)理念，也是一種思想體系。你是如何理解“軟件無(wú)線電是無(wú)線電工程的一種現(xiàn)代方法”這一說(shuō)法的？請(qǐng)給出3個(gè)以上的理由加以說(shuō)明。如果移動(dòng)通信系統(tǒng)采用帶寬足夠、具有可擴(kuò)展、可重構(gòu)能力的軟件無(wú)線電解決方案，就可以不需要不斷地更換基站基礎(chǔ)設(shè)施，而只需要對(duì)基站進(jìn)行軟件升級(jí)就可以了。這不僅大大降低基站的升級(jí)成本，而且可以緊跟技術(shù)進(jìn)步，大大加快新技術(shù)的應(yīng)用，從而為用戶不斷提供高質(zhì)量的移動(dòng)通信新業(yè)務(wù)。基于軟件無(wú)線電實(shí)現(xiàn)的4G系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是硬件平臺(tái)(從射頻前端到信號(hào)處理)通用化，功能實(shí)現(xiàn)軟件化，使未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)從以硬件為核心走向以軟件為核心，從用硬件來(lái)定制功能走向用軟件來(lái)定制功能。為什么第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)屬于模擬無(wú)線電，而第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)屬于數(shù)字無(wú)線電？模擬無(wú)線電與數(shù)字無(wú)線電的主要區(qū)別是什么？請(qǐng)分別說(shuō)出模擬無(wú)線電和數(shù)字無(wú)線電的兩個(gè)本質(zhì)特征。第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要目標(biāo)是為在大范圍內(nèi)有限的用戶提供移動(dòng)電話服務(wù)。第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)的最大不同是采用了數(shù)字調(diào)制。主要區(qū)別：●第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)采用了數(shù)字調(diào)制技術(shù)，具有更強(qiáng)的抗干擾能力和更大的通信容量(可以通過(guò)語(yǔ)音壓縮增加邏輯信道數(shù))；●第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)采用了時(shí)分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)體制，大大提高了頻譜利用率，增加了系統(tǒng)容量；●第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)隨著使用頻段的提高，蜂窩小區(qū)半徑可以減小到幾百米，從而可以提高單位面積內(nèi)的業(yè)務(wù)量●第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)由于采用了數(shù)字體制，可以與數(shù)字化固定基礎(chǔ)設(shè)施能更好地兼容，系統(tǒng)對(duì)漫游和切換的管理得到了顯著的改善。第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的特點(diǎn)是：用戶數(shù)量相對(duì)較少；業(yè)務(wù)密度相對(duì)較低；小區(qū)半徑較大，一般從幾千米到幾十千米；每個(gè)小區(qū)使用一定數(shù)量的無(wú)線信道頻率。第二代數(shù)字無(wú)線電通信體制數(shù)字化和解調(diào)方式數(shù)字化。你認(rèn)為第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)屬于哪類無(wú)線電(模擬無(wú)線電、數(shù)字無(wú)線電、軟件無(wú)線電或者其他什么無(wú)線電)？請(qǐng)說(shuō)明你的理由。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)也只能稱為寬帶數(shù)字無(wú)線電，最多可以認(rèn)為3G采用了軟件無(wú)線電技術(shù)，而不能完全稱其為軟件無(wú)線電。由于3G系統(tǒng)跟2G一樣也采用了“定制式”的設(shè)計(jì)，即無(wú)論是射頻/中頻信道，還是數(shù)字解調(diào)器都是按照特定的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)的，缺乏通用性、兼容性和可擴(kuò)展、可升級(jí)能力。為什么移動(dòng)通信系統(tǒng)非常需要采用軟件無(wú)線電來(lái)實(shí)現(xiàn)？軟件無(wú)線電實(shí)現(xiàn)的4G系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是硬件平臺(tái)(從射頻前端到信號(hào)處理)通用化，功能實(shí)現(xiàn)軟件化，使未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)從以硬件為核心走向以軟件為核心，從用硬件來(lái)定制功能走向用軟件來(lái)定制功能。5G網(wǎng)絡(luò)具有高速度、廣接入、低時(shí)延的特征，其下行峰值速率為20Gbps，上行峰值速率為10Gbps。要達(dá)到這樣的峰值速率，充足的頻率資源是重要的保障條件，需要超過(guò)400MHz以上的帶寬，但6GHz以下的頻率資源已經(jīng)被分配占用，要找到滿足這么高速率數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用需求的連續(xù)頻段非常困難，即使采用載波聚合技術(shù)也很難實(shí)現(xiàn)。從以上分析可以看出，如果移動(dòng)通信系統(tǒng)采用帶寬足夠、具有可擴(kuò)展、可重構(gòu)能力的軟件無(wú)線電解決方案，就可以不需要不斷地更換基站基礎(chǔ)設(shè)施，而只需要對(duì)基站進(jìn)行軟件升級(jí)就可以了。這不僅大大降低基站的升級(jí)成本，而且可以緊跟技術(shù)進(jìn)步，大大加快新技術(shù)的應(yīng)用，從而為用戶不斷提供高質(zhì)量的移動(dòng)通信新業(yè)務(wù)。軟件無(wú)線電的特點(diǎn)是什么？軟件無(wú)線電的特點(diǎn)概括為：天線智能化、前端寬開(kāi)化、中頻寬帶化、硬件通用化、功能軟件化、軟件構(gòu)件化、動(dòng)態(tài)可重構(gòu)。軟件無(wú)線電前端為什么要“寬開(kāi)”、中頻為什么要“寬帶”？如何把握軟件無(wú)線電中“寬開(kāi)”和“寬帶”的尺度？軟件無(wú)線電的特點(diǎn)是廣泛的適用性，可擴(kuò)展、可升級(jí)，這就要求軟件無(wú)線電的射頻前端是寬開(kāi)”的，即能在足夠?qū)挼念l段工作。為了提高軟件無(wú)線電對(duì)各種不同帶寬無(wú)線電信號(hào)的適應(yīng)性，軟無(wú)線電的中頻帶寬必須選得足夠的寬，目前把軟件無(wú)線電中頻帶寬設(shè)計(jì)為100MHz是一個(gè)既比較可行，也能適應(yīng)未來(lái)通信發(fā)展的優(yōu)選軟件無(wú)線電中頻帶寬的設(shè)計(jì)就像是高速公路車道數(shù)的設(shè)計(jì)，雖然車道越多越能長(zhǎng)期適應(yīng)未來(lái)的發(fā)展需求，但是車道越多不僅造價(jià)也越高，同時(shí)近期的使用效費(fèi)比也會(huì)很低(車子少)，是不經(jīng)濟(jì)的。所以，我們說(shuō)軟件無(wú)線電中頻帶寬的選擇既要著眼未來(lái)，也要面對(duì)眼前，需要統(tǒng)籌考慮。為什么軟件無(wú)線電一定要采用“硬件通用化”的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則？在軟件無(wú)線電中是如何體現(xiàn)“硬件通用化”這一設(shè)計(jì)思路的，請(qǐng)按照射頻前端和信號(hào)處理單元分別加以解釋。這里的硬件不僅指的是射頻前端硬件，更指后面的信號(hào)處理平臺(tái)硬件。只有硬件的通用性，使軟件無(wú)線電功能的實(shí)現(xiàn)與硬件“脫鉤”才能為軟件無(wú)線電功能實(shí)現(xiàn)的軟件化奠定基礎(chǔ)，或者說(shuō)硬件平臺(tái)的通用化是軟件無(wú)線電功能軟件化的基礎(chǔ)或前提。射頻前端硬件的通用化是以前面討論的前端寬開(kāi)化和中頻寬帶化兩大特點(diǎn)來(lái)保證的，只要軟件無(wú)線電射頻前端滿足這兩個(gè)特點(diǎn)，就能滿足射頻前端硬件通用化的要求。而信號(hào)處理平臺(tái)的通用化則需要著力解決高速率采樣數(shù)據(jù)流的實(shí)時(shí)處理與軟件化之間的矛盾。你是如何理解軟件無(wú)線電“功能軟件化”這一本質(zhì)特征的？為什么軟件無(wú)線電的功能可以采用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)？軟件無(wú)線電的最大特點(diǎn)是其功能不是通過(guò)硬件來(lái)定制，而是通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。軟件無(wú)線電功能實(shí)現(xiàn)的軟件化是對(duì)軟件無(wú)線電設(shè)計(jì)最本質(zhì)也是最核心的要求，是軟件無(wú)線電最具特色的地方。對(duì)軟件無(wú)線電硬件平臺(tái)進(jìn)行通用化設(shè)計(jì)，其目的也是實(shí)現(xiàn)功能的軟件化。所以，軟件無(wú)線電功能的軟件化是軟件無(wú)線電設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)考慮的內(nèi)容，是軟件無(wú)線電設(shè)計(jì)的中心環(huán)節(jié)。但是，必須清楚地認(rèn)識(shí)到，軟無(wú)線電的功能軟件不僅僅是軟件編程的問(wèn)題，它是和硬件平臺(tái)密切相關(guān)的。在硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)就必須考慮到軟件化功能實(shí)現(xiàn)的可行性，尤其是軟件的實(shí)時(shí)性問(wèn)題。軟件無(wú)線電的功能軟件為什么要采用“構(gòu)件化”設(shè)計(jì)？構(gòu)件化設(shè)計(jì)的目的是什么？軟件無(wú)線電的功能軟件是軟件無(wú)線電的核心。軟件構(gòu)件化是指軟件無(wú)線電的功能軟件必須按照模塊化、可重構(gòu)、能升級(jí)的要求來(lái)加以設(shè)計(jì)、編程和調(diào)用。軟件無(wú)線電不同的功能軟件是由一個(gè)個(gè)軟件“構(gòu)件”構(gòu)成的，這些“構(gòu)件”是組成軟件無(wú)線電功能軟件的最小單元。目的：軟件無(wú)線電功能可以根據(jù)不同的要求或不同的應(yīng)用場(chǎng)合，采用不同的“構(gòu)件”來(lái)配置或重構(gòu)；“構(gòu)件”也可以隨著技術(shù)的發(fā)展，特別是信號(hào)處理新算法的應(yīng)用而隨時(shí)進(jìn)行升級(jí)，或者隨著新的信號(hào)體制的出現(xiàn)而加以替換或擴(kuò)充。軟件設(shè)計(jì)的構(gòu)件化是軟件無(wú)線電必須遵循的基本準(zhǔn)則，否則軟件無(wú)線電動(dòng)態(tài)可重構(gòu)和在線可升級(jí)的思想就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。理想軟件無(wú)線電(SR)跟軟件無(wú)線電(軟件定義無(wú)線電：SDR)的主要區(qū)別是什么？J.Mitola博士提出的理想軟件無(wú)線電的重要意義是什么？相比于SDR，SR則可以認(rèn)為是一種理想的軟件無(wú)線電15]，它要求數(shù)字化接口盡可能地去靠近天線根部。這樣的軟件無(wú)線電在現(xiàn)實(shí)世界中可能是很難實(shí)現(xiàn)的，至少在很長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)是不可能實(shí)現(xiàn)的。不過(guò)SR可以作為我們的奮斗目標(biāo)，所以提出SR概念也是非常有意義的。意義：提出軟件無(wú)線電的概念實(shí)際上最終的期望是能夠構(gòu)建一個(gè)像個(gè)人計(jì)算機(jī)市場(chǎng)一樣完全開(kāi)放的、繁榮的“軟件無(wú)線電市場(chǎng)”。這也是后面要介紹的軟件無(wú)線電(SDR)論壇所追求的宏偉目標(biāo)。我們期待著這一天的到來(lái)。你是如何理解軟件無(wú)線電的軟件化水平因子的？請(qǐng)你分別給出圖1.1~圖1.4移動(dòng)通信系統(tǒng)接收機(jī)的軟件化水平因子，并給予說(shuō)明。略什么是SPEAKeasy計(jì)劃？該計(jì)劃是為了解決什么問(wèn)題而設(shè)立的？它跟軟件無(wú)線電的發(fā)展有什么關(guān)系？(請(qǐng)上網(wǎng)搜索相關(guān)材料，并組織成文)SPEAKeasy計(jì)劃是美軍方為了推動(dòng)軟件無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展并利用商業(yè)民用市場(chǎng)來(lái)降低軟件無(wú)線電研究經(jīng)費(fèi)而支持的一項(xiàng)長(zhǎng)期戰(zhàn)略計(jì)劃，主要目的是解決在沙漠風(fēng)暴行動(dòng)中暴露的各軍兵種之間以及與其他聯(lián)軍之間無(wú)法實(shí)現(xiàn)互連互通的“通話難”的問(wèn)題。什么是JTRS計(jì)劃？該計(jì)劃是干什么用的？JTRS計(jì)劃對(duì)軟件無(wú)線電的發(fā)展起到什么作用？SCA(軟件通信體系結(jié)構(gòu))跟JTRS計(jì)劃是什么關(guān)系？(請(qǐng)上網(wǎng)搜索相關(guān)材料，并組織成文)JTRS是美軍正在開(kāi)發(fā)的軟件無(wú)線電體系結(jié)構(gòu)計(jì)劃，總成本預(yù)計(jì)為370億美元，其中研制成本預(yù)計(jì)為40億美元.JTRS計(jì)劃將實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)。支持的工作頻率范圍為2MHz~2GHz；●可以通過(guò)波形軟件進(jìn)行重構(gòu)；●支持語(yǔ)音、視頻和數(shù)據(jù)應(yīng)用；●在軟件和硬件方面都是可擴(kuò)展的；●利用商用現(xiàn)貨以節(jié)省開(kāi)支；能夠與不同的波形、傳統(tǒng)的裝備以及為不同環(huán)境而設(shè)計(jì)的無(wú)線電系統(tǒng)進(jìn)行互操作。請(qǐng)上SDR論壇網(wǎng)站：htp：//，寫出1000字左右的材料，介紹SDR論壇的職能和作用，并用幾個(gè)重要事件說(shuō)明SDR論壇對(duì)推動(dòng)全球軟件無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展所做出的特殊貢獻(xiàn)。略你對(duì)軟件無(wú)線電的未來(lái)發(fā)展有何評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)？請(qǐng)用500字左右的材料對(duì)你的觀點(diǎn)進(jìn)行比較詳細(xì)的論述。略第二章軟件無(wú)線電理論基礎(chǔ)請(qǐng)從頻域證明Nyquist采樣定理(利用時(shí)域乘積對(duì)應(yīng)頻域卷積這一性質(zhì)，并注意到周期沖擊函數(shù)的傅里葉變換仍為周期沖擊函數(shù))。略確定下列信號(hào)的最低采樣速率：(a)Sa(100t)；(b)Sa2(100t)；(c)Sa(100t)+Sa(50t)；(d)Sa(100t)+Sa2(50t)其中Sa(x)=sin(x)lx為抽樣函數(shù)。略為什么式(2-8)不僅對(duì)低通信號(hào)適用，對(duì)其他任何信號(hào)也是適用的?也就是說(shuō)，對(duì)任何時(shí)間連續(xù)信號(hào)用沖擊采樣脈沖對(duì)其進(jìn)行采樣后得到的時(shí)間離散采樣信號(hào)的頻譜是其原始時(shí)間連續(xù)信號(hào)頻譜的周期性疊加。請(qǐng)說(shuō)明理由。略請(qǐng)推導(dǎo)采樣脈沖為矩形脈沖時(shí)(稱其為自然采樣)的采樣信號(hào)xs(t)=p(t)·x(t)之傅里葉變換表達(dá)式：式中，為采樣間隔。請(qǐng)說(shuō)明自然采樣與理想(沖擊)采樣有什么異同，并說(shuō)明采樣脈沖寬度對(duì)采樣信號(hào)的影響以及采樣脈沖寬度與采樣間隔T在滿足什么條件時(shí)自然采樣接近于沖擊采樣。略證明平頂采樣(如題圖2.1所示，注意與自然采樣的差異)的采樣信號(hào)傅里葉變換表達(dá)式：其中，為矩形脈沖的傅里葉變換，τ為脈寬。請(qǐng)說(shuō)明自然采樣與理想(沖激)采樣和自然采樣各有什么異同；并說(shuō)明為了從xs(t)中無(wú)失真地恢復(fù)x(t)為最高角頻率不大于ωm的低通信號(hào))需要滿足什么樣的條件。略利用卷積定理證明：題圖2.2所示的帶通信號(hào)，當(dāng)ω2=2ω1時(shí)，則其所需的最低采樣速率(角頻率)取為or就能保證采樣信號(hào)不會(huì)發(fā)生頻譜混疊。你是怎么理解圖2.6的帶通信號(hào)的?書中為什么要強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)(它對(duì)理解軟件無(wú)線電概念有何幫助)?請(qǐng)給出適當(dāng)解釋。(提示：考慮到軟件無(wú)線電的中頻寬帶化特點(diǎn))略什么是整帶采樣?請(qǐng)采用歸納法并仿照帶通采樣定理的證明思路，證明整帶采樣定理：略為什么說(shuō)式(2-14)所描述的帶通采樣定理是充分條件(滿足該公式的帶通采樣一定無(wú)混疊，但不滿足該定理的采樣不一定混疊)，而不是充分必要條件?略已知采樣頻率為100MHz，當(dāng)采用整帶采樣時(shí)，它的最大采樣帶寬是多少?該采樣頻率能對(duì)50MHz整數(shù)倍附近的寬帶信號(hào)進(jìn)行采樣嗎?為什么?請(qǐng)畫出該采樣頻率所能采樣的所有“整帶”頻帶。略你是如何理解過(guò)渡帶允許混疊時(shí)的帶通采樣定理的?它在軟件無(wú)線電中有何實(shí)際意義?過(guò)渡帶允許混疊時(shí)的帶通采樣定理：任何一個(gè)中心頻率為fo，帶寬為B的某一帶通信號(hào)x(t)，如果同時(shí)滿足以下條件：其中，n=0，1，2，3，.為非負(fù)整數(shù)；r為抗混疊濾波器的矩形系數(shù)，則原始信號(hào)x()可以用其采樣信號(hào)x(n)=x(nTs)來(lái)表示，其中T=1/fs，fs為采樣頻率。過(guò)渡帶允許混疊時(shí)的帶通采樣定理不僅有效降低了采樣速率，而且在采樣公式中引入矩形系數(shù)r后，，使得在工程應(yīng)用中有了兩個(gè)可供選取的參數(shù)(一般來(lái)說(shuō)，處理帶寬B是給定的)，即帶通信號(hào)中心頻率fo和濾波器矩形系數(shù)r，增加了工程設(shè)計(jì)的靈活性?？紤]過(guò)渡帶允許混疊時(shí)的采樣頻率與不考慮混疊時(shí)的采樣頻率相比，降低的倍數(shù)為已知某軟件無(wú)線電接收機(jī)射頻前端輸出的中頻頻率為340MHz、中頻濾波器的3dB中頻帶寬為100MHz，請(qǐng)根據(jù)帶通采樣定理計(jì)算所需要的采樣頻率和對(duì)應(yīng)的濾波器矩形系數(shù)。略你是如何理解正交采樣時(shí)，AD采樣速率可以降低一半這一特點(diǎn)的?請(qǐng)給出你自己的解釋。正交采樣在工程實(shí)現(xiàn)時(shí)的主要問(wèn)題是什么?正交低通采樣的最大問(wèn)題是需要一個(gè)正交混頻器，如果正交混頻做得不理想，存在正交誤差，則會(huì)產(chǎn)生難以克服的虛假信號(hào)，影響正常工作。特別是當(dāng)要求正交混頻器需要寬帶工作時(shí)，其正交性能就更難以保證。所以，這種正交低通采樣體制一般適用于窄帶情況，特別是對(duì)單信號(hào)實(shí)現(xiàn)正交采樣的應(yīng)用場(chǎng)合比較適用，比如在GSM移動(dòng)通信中有些公司生產(chǎn)的接收機(jī)就采用了這種正交采樣技術(shù)體制，它只對(duì)200kHz的單一信道進(jìn)行正交采樣數(shù)字化。什么叫超外差體制?軟件無(wú)線電中的超外差體制與常規(guī)的超外差有哪些不同?軟件無(wú)線電超外差體制的最大特點(diǎn)是什么?(提示：從軟件無(wú)線電的射頻寬開(kāi)化、中頻寬帶化要求考慮)當(dāng)所需要的處理帶寬即中頻帶寬B很寬時(shí)，上面介紹的正交低通采樣體制其性能將會(huì)受到正交特性、動(dòng)態(tài)范圍等的限制?？朔坏屯ú蓸又蛔愕牧硪环N采樣體制是采用寬帶中頻帶通采樣。它首先通過(guò)模擬射頻前端把射頻信號(hào)變換為所需要的寬帶中頻信號(hào)(中頻為f0，中頻帶寬為B)，然后根據(jù)帶通采樣定理對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行采樣數(shù)字化。一是它的功能都是由數(shù)字信號(hào)處理(DSP)中的軟件實(shí)現(xiàn)的；二是整個(gè)接收通道的帶寬B要比常規(guī)體制(一般為單信道帶寬)寬得多，以體現(xiàn)軟件無(wú)線電對(duì)各種無(wú)線電信號(hào)的廣泛適應(yīng)性，使得這種寬帶中頻軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)不僅能同時(shí)處理多信號(hào)，而且能適應(yīng)不同的信號(hào)帶寬需求，做到既能處理各種窄帶信號(hào)，也能處理寬帶信號(hào)。設(shè)計(jì)一臺(tái)工作在820~960MHz的移動(dòng)通信接收機(jī)，要求最后輸出的中頻帶寬為25MHz(能同時(shí)適應(yīng)整個(gè)基站的上行帶寬)，采用二次混頻超外差體制。請(qǐng)為該接收機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)通用射頻前端，給出本振頻率、中頻頻率、采樣頻率、濾波器矩形系數(shù)等設(shè)計(jì)參數(shù)。略什么叫射頻直接帶通采樣?它跟帶通采樣相比較有哪些特點(diǎn)?射頻直接帶通采樣為什么需要設(shè)置一個(gè)跟蹤濾波器?它有什么作用?射頻直接帶通采樣定理(“盲區(qū)采樣定理”)：當(dāng)對(duì)0~fmax的射頻信號(hào)進(jìn)行射頻直接采樣時(shí)，如果主采樣頻率(或叫“亮區(qū)”采樣頻率)選擇為fs，則其“盲區(qū)”采樣頻率fsm為：其中，m=1，2，..，N對(duì)應(yīng)“盲區(qū)”號(hào)。而“盲區(qū)”采樣頻率數(shù)N為式中，int()表示取整數(shù)。當(dāng)以采樣速率fs對(duì)(0，fmx)頻帶內(nèi)的信號(hào)進(jìn)行采樣時(shí)，如果ADC前的抗混疊濾波器是理想的話(矩形系數(shù)為1，帶寬為f/2)，就可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)頻帶的無(wú)“盲區(qū)”采樣。但是這種矩形系數(shù)為1的理想濾波器實(shí)際當(dāng)中是做不到的，比較理想的可實(shí)現(xiàn)的濾波器，從圖中可以清楚地看出這種可實(shí)現(xiàn)濾波器所造成的不良后果是存在“采樣盲區(qū)”。解決采樣盲區(qū)的辦法是對(duì)這些“盲區(qū)”通過(guò)選擇合適的采樣頻率(稱為“盲區(qū)”采樣頻率，與之對(duì)應(yīng)，我們把整帶采樣頻率稱為主采樣頻率或“亮區(qū)”采樣頻率)進(jìn)行重新采樣。下面推導(dǎo)“盲區(qū)”采樣頻率的選取問(wèn)題，進(jìn)而給出盲區(qū)采樣定理。射頻直接帶通采樣對(duì)ADC有些什么特殊要求?這些要求主要由ADC的什么參數(shù)決定?選擇ADC時(shí)需要注意什么問(wèn)題?射頻直接帶通采樣ADC與其他采樣ADC最大的不同是它直接面對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行采樣，而不是中頻信號(hào)，所以要求ADC的模擬輸入帶寬要寬，必須高于輸入ADC進(jìn)行采樣的最高信號(hào)頻率fmax，這就要求ADC必須采用高性能的采樣保持器。對(duì)ADC的這一要求是與其他軟件無(wú)線電采樣體制所完全不一樣的，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)需引起高度重視，否則ADC選擇不正確將導(dǎo)致性能下降，甚至整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法正常工作。射頻直接帶通采樣主要由哪些關(guān)鍵部件組成?為什么說(shuō)射頻直接帶通采樣非常接近于理想軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)?射頻直接帶通采樣主要由天線、跟蹤濾波器、放大器、ADC組成；這種接收體制與理想化的軟件無(wú)線電是比較接近的，因?yàn)樵谔炀€與ADC之間只有跟蹤濾波器和放大器，如果ADC靈敏度足夠高，或者說(shuō)ADC中自身帶有增益足夠高、動(dòng)態(tài)范圍足夠大的寬帶放大器的話，那么圖2.17中的放大器也就不需要了，這樣在天線與ADC之間只存在跟蹤濾波器，這與軟件無(wú)線電所要求的ADC盡可能靠近天線的設(shè)計(jì)宗旨就基本一致了。因此，射頻直接帶通采樣軟件無(wú)線電是接近于理想的軟件無(wú)線電。在射頻直接帶通采樣體制中為什么要設(shè)置“盲區(qū)”采樣?對(duì)最高頻率為2000MHz的射頻信號(hào)進(jìn)行直接射頻采樣時(shí)，如果采樣頻率設(shè)計(jì)為272MHz，需要設(shè)多少個(gè)“盲區(qū)”采樣頻率?并分別計(jì)算跟蹤濾波器的矩形系數(shù)。由于跟蹤濾波器存在過(guò)渡帶，這樣在每個(gè)子頻帶之間將存在無(wú)法采樣的“盲區(qū)”。也就是說(shuō)當(dāng)信號(hào)落在“盲區(qū)”時(shí)，將被濾波器所濾除，而無(wú)法對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行采樣或者降低信號(hào)采樣靈敏度。但是，即使子頻帶寬度B選為信道帶寬，要在射頻上實(shí)現(xiàn)如此窄的電調(diào)濾波器實(shí)際.上也是不可能的。所以，為了實(shí)現(xiàn)射頻直接采樣，就必須增大子頻帶寬度，使射頻跟蹤濾波器在工程上更容易實(shí)現(xiàn)。因此，在射頻直接帶通采樣體制中，“采樣盲區(qū)”是無(wú)法避免的。為什么帶通采樣特別是射頻直接帶通采樣會(huì)對(duì)采樣頻率精度有更高的要求?實(shí)際中如何對(duì)降低對(duì)采樣頻率精度的要求?無(wú)論完成什么功能，首先需要知道或估計(jì)采樣信號(hào)的載頻，而信號(hào)載頻的估計(jì)是與采樣頻率密切相關(guān)的，如果采樣晶振穩(wěn)定度不高，采樣頻率不準(zhǔn)確，勢(shì)必將導(dǎo)致估計(jì)的信號(hào)載頻有誤差或者設(shè)置的載頻與采樣數(shù)據(jù)中信號(hào)載頻存在偏差而影響信號(hào)的正常解調(diào)和分析處理等。特別是由于帶通采樣對(duì)采樣頻率誤差有放大作用，在實(shí)際中要特別引起注意，并根據(jù)所采用的采樣體制，對(duì)采樣頻率的精度提出合理的要求。適當(dāng)增加采樣頻率和減小最高工作頻率，有助于降低對(duì)采樣振蕩器頻率精度的要求?，F(xiàn)在要對(duì)一個(gè)中心頻率為200MHz的信號(hào)進(jìn)行射頻直接帶通采樣，采樣振蕩器頻率穩(wěn)定度(ζ=△f/f)為10-6，計(jì)算用該采樣數(shù)據(jù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行測(cè)頻時(shí)所能達(dá)到的測(cè)頻精度。略為什么各種方式的采樣(低通、帶通、射頻直接采樣)信號(hào)都可以用圖2.23所示的等效基帶譜來(lái)表示?這樣表示有何實(shí)際意義?要注意數(shù)字頻率是無(wú)量綱的，它只取0~2π或π~π之間的值。對(duì)于實(shí)信號(hào)，正負(fù)頻率是共軛對(duì)稱的，所以在討論實(shí)信號(hào)時(shí)一般只關(guān)心0~r或0~f/2正頻率部分。正因?yàn)槿绱?，在圖2.23中也就只畫出了正頻率的頻普，負(fù)頻率部分是與之共軛對(duì)稱的，不含任何新的信息。它與采用什么樣的采樣方式是沒(méi)有關(guān)系的，在數(shù)字域都統(tǒng)一用0~π的頻譜來(lái)表示，在模擬域則用0~fs/2的頻譜來(lái)表示。如果采樣帶寬比較寬，則在0~fs/2或0~π內(nèi)會(huì)有多個(gè)信號(hào)出現(xiàn)(圖2.23中共有5個(gè)信號(hào))。所謂的多率信號(hào)處理實(shí)際上要解決的一個(gè)主要問(wèn)題就是如何從采樣速率為fs的高速數(shù)據(jù)流(其中有多個(gè)窄帶信號(hào))中提取出感興趣的窄帶信號(hào)(如圖2.23中所示)，并把采樣速率降到與窄帶信號(hào)帶寬相一致的較低的采樣速率，以便進(jìn)行后續(xù)實(shí)時(shí)處理，如信號(hào)解調(diào)等。什么叫抽取?抽取的目的是什么?為什么抽取是軟件無(wú)線電最核心的基礎(chǔ)理論之一?由于降速后的采樣速率fs/D仍為信號(hào)帶寬fs/(2D)的2倍，滿足Nyquist低通采樣定理，所以降速后的采樣數(shù)據(jù)仍然能夠不失真地表示原信號(hào)。這跟先用一個(gè)模擬低通濾波器進(jìn)行濾波，再用低采樣速率采樣是完全等效的。這就是多率信號(hào)處理中最基本的抽取概念。抽取中為什么跟采樣一樣也要分為低通抽取和帶通抽取?為什么要進(jìn)行帶通正交抽取?它有什么實(shí)際意義?略當(dāng)抽取倍數(shù)很高時(shí)，采用多級(jí)級(jí)聯(lián)抽取有什么好處?級(jí)聯(lián)抽取時(shí)應(yīng)該注意哪些問(wèn)題?略設(shè)采樣速率為50MHz，需要通過(guò)抽取獲得50kHz的輸出速率，其中信道帶寬為25kHz，0~20kHz為通帶，20~25kHz為過(guò)渡帶，過(guò)渡帶和阻帶波紋均為0.001。請(qǐng)分別計(jì)算單級(jí)抽取時(shí)的濾波器節(jié)數(shù)和三級(jí)級(jí)聯(lián)抽取時(shí)每級(jí)濾波器的抽取倍數(shù)及其對(duì)應(yīng)的節(jié)數(shù)。略為2G系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)軟件無(wú)線電接收機(jī)抽取結(jié)構(gòu)。設(shè)射頻前端中頻帶寬為25MHz，信道帶寬為200kHz(通帶寬度為160kHz，左右各20kHz的過(guò)渡帶)，采用圖2.34的正交抽取原理設(shè)計(jì)一個(gè)軟件無(wú)線電接收機(jī)抽取結(jié)構(gòu)，使其能夠?qū)?5MHz帶寬內(nèi)的任一信道的信號(hào)進(jìn)行抽取，抽取后的兩路正交信號(hào)的采樣速率各為200KHz。首先為該接收機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)合理可行的中頻頻率和采樣速率，在此基礎(chǔ)上再確定所需的抽取倍數(shù)以及對(duì)應(yīng)的抽取濾波器節(jié)數(shù)(如果單級(jí)實(shí)現(xiàn)濾波器級(jí)數(shù)太大，可以考慮采用多級(jí)實(shí)現(xiàn))；最后對(duì)你的設(shè)計(jì)用MATLAB或SIMULINK進(jìn)行仿真，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。略什么叫多相濾波?在軟件無(wú)線電中采用多相濾波的意義何在?多相濾波正交變換的目的是在不需要正交本振且后續(xù)數(shù)字低通濾波器階數(shù)也很低的好處下，輕松的實(shí)現(xiàn)正交變換。對(duì)27題中的抽取濾波器采用多相濾波器實(shí)現(xiàn)，分別分析直接實(shí)現(xiàn)與多相濾波實(shí)現(xiàn)所需的計(jì)算速度要求，并通過(guò)MATLAB或SIMULINK進(jìn)行仿真驗(yàn)證。略采樣速率的分?jǐn)?shù)倍變換有何作用?請(qǐng)舉例說(shuō)明。實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)倍變換時(shí)，為什么要先內(nèi)插后抽取?對(duì)圖2.26中的內(nèi)插因子I和抽取因子D有何限制(比如I一定要大于D)?請(qǐng)說(shuō)明理由。從工程實(shí)現(xiàn)來(lái)說(shuō)，什么樣的ID比較合適?略圖2.26中的低通濾波器H(ω)采用多相濾波實(shí)現(xiàn)時(shí)，什么條件下與內(nèi)插器組合實(shí)現(xiàn)合適?什么條件下與抽取器組合實(shí)現(xiàn)合適?為什么?請(qǐng)自己選擇某個(gè)分?jǐn)?shù)倍變換器，用MATLAB或SIMULINK對(duì)多相濾波實(shí)現(xiàn)的分?jǐn)?shù)倍變換器進(jìn)行仿真驗(yàn)證。略證明實(shí)現(xiàn)“盲區(qū)”內(nèi)插的內(nèi)插倍數(shù)為：(盲區(qū)內(nèi)插分為兩部分，即分?jǐn)?shù)部分(2m/(2m+1))和整數(shù)部分(m+1)，其中分?jǐn)?shù)部分為低通內(nèi)插，整數(shù)部分為帶通內(nèi)插，帶通內(nèi)插濾波器的中心頻率為(m+1)fs)并說(shuō)明盲區(qū)內(nèi)插的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。略設(shè)輸入采樣速率為10MHz，需要通過(guò)內(nèi)插把該原始采樣譜分別搬移到5MHz和20MHz的中心頻率上(注意是“盲區(qū)”內(nèi)插)，計(jì)算內(nèi)插因子Im。通過(guò)仿真驗(yàn)證“盲區(qū)”內(nèi)插的正確性(設(shè)采樣抗混疊濾波器的矩形系數(shù)為1.2)。略為什么內(nèi)插器可以起到數(shù)字上變頻的作用?一個(gè)中心頻率為100kHz、帶寬為25kHz的采樣調(diào)頻信號(hào)(采樣頻率為80kHz)，需要采用多少倍內(nèi)插才能把該調(diào)頻信號(hào)上變頻到70MHz中頻?內(nèi)插后的采樣速率是多少?請(qǐng)用MATLAB設(shè)計(jì)這樣一個(gè)上變頻器。略濾波器設(shè)計(jì)中的通帶波紋和阻帶衰減是何含義?通帶截止頻率和阻帶截止頻率又是何含義?請(qǐng)用MATLAB設(shè)計(jì)如下濾波器：通帶截止頻率8kHz，阻帶截止頻率12.5kHz，采樣頻率25kHz，通帶波紋和阻帶衰減均為0.001(用dB表示時(shí)，對(duì)應(yīng)的帶內(nèi)波動(dòng)和阻帶衰減分別是多少?)。略什么是半帶濾波器?為什么要叫這樣的濾波器為“半帶”濾波器?半帶濾波器有些什么特點(diǎn)?在抽取和內(nèi)插中使用半帶濾波器有何限制(對(duì)信號(hào)帶寬有什么要求)?半帶濾波器是一種特殊的低通FIR數(shù)字濾波器。這種濾波器由于通帶和阻帶相對(duì)于二分之一Nyquist頻率對(duì)稱，因而有近一半的濾波器系數(shù)精確為零。特點(diǎn)：有計(jì)算效率高，實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)。用半帶濾波器進(jìn)行級(jí)聯(lián)設(shè)計(jì)時(shí)需要注意哪些問(wèn)題?略什么是積分梳狀濾波器?它有哪些特點(diǎn)?在抽取/內(nèi)插中為什么要使用積分梳狀濾波器?單級(jí)積分梳狀濾波器的阻帶衰減是多少?為什么單級(jí)積分梳狀濾波器不能直接用于抽取/內(nèi)插濾波?略三級(jí)級(jí)聯(lián)積分梳狀濾波器的阻帶衰減是多少?用積分梳狀濾波器作為抽取/內(nèi)插器時(shí)，為什么還要對(duì)信號(hào)帶寬進(jìn)行限制?一個(gè)采樣頻率為272MHz，抽取倍數(shù)為100的3級(jí)級(jí)聯(lián)積分梳狀濾波抽取器，要使混疊抑制達(dá)到60dB以上，最大允許的信號(hào)帶寬是多少?如果采用5級(jí)級(jí)聯(lián)積分梳狀濾波器，最大允許的信號(hào)帶寬又是多少?請(qǐng)用MATLAB對(duì)該CIC濾波器進(jìn)行仿真。略對(duì)一個(gè)信號(hào)進(jìn)行正交分解的意義是什么?無(wú)線電信號(hào)的三大瞬時(shí)特征是什么?作為通信信號(hào)分別有什么含義和作用?如何通過(guò)正交分解提取這三大瞬時(shí)特征?略證明窄帶射頻信號(hào)的Hilbert變換為略什么是射頻信號(hào)的正交基帶分量?請(qǐng)寫出正交基帶分量的數(shù)學(xué)表達(dá)式，及其提取正交基帶分量的數(shù)學(xué)運(yùn)算過(guò)程。略采用模擬正交變換的主要問(wèn)題是什么?什么是正交混頻器的虛假信號(hào)?為什么不能存在虛假信號(hào)?當(dāng)正交誤差為1°，幅度誤差為0.5dB時(shí)，該模擬正交變換(正交混頻器)的虛假抑制是多少?該方法的主要缺點(diǎn)是需要產(chǎn)生正交的兩個(gè)本振信號(hào)cos(ω0t)和sin(ω0t)，當(dāng)這兩個(gè)本振信號(hào)不正交時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生虛假信號(hào)。為使虛假信號(hào)盡可能地小(虛假抑制足夠大)，就必須對(duì)上述兩個(gè)正交本振的正交性提出要求。數(shù)字混頻正交變換的優(yōu)缺點(diǎn)是什么?NCO(數(shù)控振蕩器)是數(shù)字正交混頻器的關(guān)鍵部件，設(shè)采樣頻率為100MHz，需要獲得的頻率分辨率為100Hz，計(jì)算所需的正余弦查找表存儲(chǔ)單元數(shù)。在圖中由于兩個(gè)正交本振序列的形成和相乘都是數(shù)學(xué)運(yùn)算的結(jié)果，所以，其正交性是完全可以得到保證的，只要確保運(yùn)算精度即可。圖中所示的數(shù)字正交變換方法隨著高速集成電路的發(fā)展將會(huì)獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。這種方法的主要缺點(diǎn)是對(duì)ADC采樣的要求比較高，需在中頻或射頻(f0)進(jìn)行采樣數(shù)字化，而不是如圖2.75所示的那樣只需對(duì)基帶數(shù)字化。設(shè)輸入采樣速率為272MHz，瞬時(shí)工作帶寬100MHz，信道帶寬1.6MHz(通帶1.3MHz，過(guò)渡帶左右各150kHz)，要求頻率分辨率為10kHz。采用MATLAB對(duì)該數(shù)字正交混頻器(含正交本振、低通濾波、抽取)進(jìn)行仿真(提示：正交混頻器兩個(gè)正交支路的輸出采樣速率為1.6MHz，即只需取信道帶寬)。.略為什么多相濾波正交變換既適用于單信號(hào)[見(jiàn)式(2-187)]，也同樣適用于多信號(hào)，即在取樣帶寬B內(nèi)可以同時(shí)有多個(gè)信號(hào)(提示：參見(jiàn)2.5.6小節(jié)的討論)?為什么式(2-190)中的sr()、sgo(m)數(shù)字譜寬度為π/2?在圖2.63中，2倍抽取前為什么不需要抽取濾波器?多相濾波正交變換器中低通濾波器是起什么作用的?為什么?略請(qǐng)自己設(shè)計(jì)一個(gè)多相濾波正交變換校正濾波器，用MATLAB對(duì)圖2.63的多相濾波正交變換器進(jìn)行仿真，并通過(guò)仿真與用書中給出的校正濾波器實(shí)現(xiàn)的正交變換之性能進(jìn)行比較(帶寬特性、正交特性、實(shí)時(shí)計(jì)算能力等)。略請(qǐng)用CORDIC算法編寫MATLAB程序用于計(jì)算已知I、Q正交分量時(shí)的瞬時(shí)幅度α(n)和瞬時(shí)相位φ(n)。略請(qǐng)說(shuō)明多信號(hào)之和的正交分解表達(dá)式的實(shí)際意義。寫出如下信號(hào)的正交分解表達(dá)式：對(duì)該信號(hào)采樣時(shí)的最低采樣頻率是多少?并通過(guò)MATLAB仿真加以驗(yàn)證。(提示：要考慮到4MHz信號(hào)的帶寬)略第三章軟件無(wú)線電體系結(jié)構(gòu)軟件無(wú)線電有哪三種結(jié)構(gòu)?它們各自采用什么樣的采樣體制?各有什么特點(diǎn)?三種軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)的應(yīng)用場(chǎng)合有什么不同?哪種軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)目前應(yīng)用最多?為什么?軟件無(wú)線電的組成結(jié)構(gòu)也有三種：低通采樣軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)、射頻直接帶通采樣軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)和寬帶中頻帶通采樣軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)。低通采樣軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)：它的特點(diǎn)是采樣速率不高，對(duì)ADC及后續(xù)DSP的要求比較低，但從硬件結(jié)構(gòu)來(lái)看卻非常接近于理想的軟件無(wú)線電。射頻直接帶通采樣軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是對(duì)ADC采樣的速率要求并不高，而且整個(gè)前端接收通帶并不是全寬開(kāi)的，它先由窄帶電調(diào)濾波器選擇所需的信號(hào)，然后進(jìn)行放大，再進(jìn)行帶通采樣，這顯然有助于提高接收通道信噪比，也有助于改善動(dòng)態(tài)范圍，實(shí)現(xiàn)這種射頻直接帶通采樣的基本原理。寬帶中頻帶通采樣軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)的兩大特點(diǎn)是射頻“寬開(kāi)化”，中頻“寬帶化”。為什么三種軟件無(wú)線電采樣結(jié)構(gòu)都可以統(tǒng)一用圖3.10所示的等效基帶譜來(lái)表示?用56MHz的采樣頻率對(duì)中心頻率為70MHz的寬帶中頻信號(hào)進(jìn)行采樣，在得到的等效基帶譜中，14MHz的頻率分量對(duì)應(yīng)中頻上的實(shí)際頻率分量為多少?而10MHz和20MHz的頻率對(duì)應(yīng)中頻上的實(shí)際頻率又是多少?請(qǐng)用數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)表示它們之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如果中頻改為98MHz，采樣頻率不變，重新計(jì)算上述三個(gè)頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并重新給出數(shù)學(xué)表達(dá)式。從以上對(duì)三種軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)的采樣數(shù)字譜分析可以得出結(jié)論：無(wú)論是射頻低通采樣還是中頻帶通采樣或者是射頻直接帶通采樣，其采樣后的數(shù)字譜均可等效為其總帶寬為fs/2的基帶譜，如圖3.10所示，其中有用帶寬為B，AD采樣速率為后。略采用圖3.15的正交采樣器對(duì)寬帶中頻信號(hào)進(jìn)行采樣，中頻頻率為340MHz，帶寬為100MHz，信道帶寬為2MHz，中頻跟蹤濾波器的矩形系數(shù)為4。計(jì)算對(duì)100MHz帶寬中的50個(gè)信道進(jìn)行正交采樣時(shí)的50個(gè)采樣頻率(50個(gè)采樣頻率應(yīng)盡可能地接近，以簡(jiǎn)化采樣時(shí)鐘的設(shè)計(jì))。如果要求頻率跟蹤誤差小于100Hz，則采樣時(shí)鐘的頻率精度或頻率穩(wěn)定度至少達(dá)到多少?略什么叫信道化接收機(jī)?它有什么特點(diǎn)?有何用途?信道化接收機(jī)（ChannelizedReceiver）是一種接收系統(tǒng)，用于從復(fù)雜的信號(hào)中提取出特定的頻率子帶（信道）的信息。它的主要特點(diǎn)和用途如下：特點(diǎn)：1.頻率選擇性：信道化接收機(jī)通過(guò)濾波器或頻率選擇網(wǎng)絡(luò)來(lái)選擇感興趣的頻率子帶，抑制其他頻率的干擾信號(hào)。2.高靈敏度：信道化接收機(jī)通常具有高靈敏度，能夠在弱信號(hào)環(huán)境下提取出需要的信息。3.并行處理：信道化接收機(jī)可以同時(shí)處理多個(gè)信道，每個(gè)信道獨(dú)立進(jìn)行處理，提高了多路信號(hào)處理的效率。用途：1.無(wú)線通信系統(tǒng)：在無(wú)線通信領(lǐng)域中，信道化接收機(jī)用于接收不同頻率信道上的信號(hào)，并提取出所需的信息，用于解調(diào)、解碼等后續(xù)處理。2.電視和廣播接收：信道化接收機(jī)用于接收和處理電視和廣播信號(hào)，將不同的頻道或頻率子帶的信號(hào)分開(kāi)，以供觀看和聽(tīng)取。3.雷達(dá)系統(tǒng)：在雷達(dá)系統(tǒng)中，信道化接收機(jī)用于接收和處理不同的脈沖信號(hào)，以提取目標(biāo)的回波信號(hào)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)檢測(cè)和跟蹤功能。4.信號(hào)監(jiān)測(cè)與偵測(cè)：信道化接收機(jī)可用于監(jiān)測(cè)特定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)活動(dòng)，如無(wú)線電頻譜監(jiān)測(cè)、頻率偵聽(tīng)等?？偟膩?lái)說(shuō)，信道化接收機(jī)通過(guò)選擇特定的頻率子帶，提高對(duì)信號(hào)的靈敏度和處理效率，廣泛應(yīng)用于無(wú)線通信、廣播電視、雷達(dá)和信號(hào)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。為什么圖3.22和圖3.23中的抽取倍數(shù)不一樣(分別為D和2D)?請(qǐng)從抽取的基本原理出發(fā)，給出合理、清晰的解釋。設(shè)輸入采樣速率為272MHz，信道帶寬為1.6MHz，計(jì)算抽取倍數(shù)。略請(qǐng)?jiān)敿?xì)解讀3.3.2節(jié)對(duì)復(fù)信道化接收機(jī)多相濾波高效實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的推導(dǎo)過(guò)程，解釋為什么要采用圖3.24的信道劃分才能實(shí)現(xiàn)高效率的實(shí)信道化多相濾波結(jié)構(gòu)。你能給出其他高效率實(shí)現(xiàn)的信道劃分方案嗎?并推導(dǎo)按這種信道劃分實(shí)現(xiàn)的多相濾波信道化結(jié)構(gòu)。詳細(xì)說(shuō)明圖3.26輸入信道與輸出信道的對(duì)應(yīng)關(guān)系。略請(qǐng)用MATLAB對(duì)圖3.26的實(shí)信道化接收機(jī)進(jìn)行仿真(相鄰信道無(wú)重疊)。仿真參數(shù)：祥速率128MHz，信道帶寬2MHz(其中通帶寬度1.8MHz)，要求通帶波動(dòng)小于0.5dB，阻帶衰減大于60dB。通過(guò)仿真驗(yàn)證輸入信道與輸出信道的對(duì)應(yīng)關(guān)系。略如何使圖3.24的信道劃分與要求的實(shí)際射頻(中頻)信道相一致(保證每個(gè)信道的中心頻率是一致對(duì)等的)?(提示：有效信道數(shù)即通帶內(nèi)的信道數(shù)分奇數(shù)和偶數(shù)兩種情況討論，并要注意無(wú)用信道數(shù)即過(guò)渡帶的信道個(gè)數(shù))設(shè)某射頻前端的中頻帶寬為100MHz，需劃分成5MHz帶寬的20個(gè)有效信道，采樣頻率和中頻分別應(yīng)該選擇多少?中頻濾波器的矩形系數(shù)不能小于多少?如果需要?jiǎng)澐殖?MHz的25個(gè)信道，又該如何選擇上述參數(shù)?略信道化接收機(jī)的信道設(shè)計(jì)分為相鄰信道重疊設(shè)計(jì)和無(wú)重疊設(shè)計(jì)兩種情況，它們分別適用于哪種應(yīng)用場(chǎng)合?在設(shè)計(jì)相鄰信道重疊的信道化濾波器時(shí)，其通帶寬度和過(guò)渡帶寬度應(yīng)該如何取?請(qǐng)采用相鄰信道重疊設(shè)計(jì)，重新對(duì)題7進(jìn)行仿真。略在圖3.31所示的軟件無(wú)線電發(fā)射機(jī)中，要得到100MHz的最高輸出載頻f0=ω0/(2π)，設(shè)調(diào)制信號(hào)占據(jù)的總帶寬為1.6MHz。確定輸入、輸出采樣速率，并計(jì)算需要的內(nèi)插倍數(shù)I。略如果上題中調(diào)制信號(hào)的通帶寬度為1.3MHz，設(shè)計(jì)一個(gè)內(nèi)插濾波器，計(jì)算內(nèi)插濾波器的階數(shù)，并用MATLAB對(duì)該軟件無(wú)線電發(fā)射機(jī)進(jìn)行仿真。略如果上題中的內(nèi)插濾波器采用FIR、HB、CIC三種濾波器級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)，對(duì)內(nèi)插倍數(shù)進(jìn)行合理分配后，設(shè)計(jì)這三種濾波器參數(shù)，并進(jìn)行MATLAB仿真。略圖3.36中的接“零”開(kāi)關(guān)是起什么作用的?如果D/A的輸出采樣速率為100MHz，要得到5GHz的輸出采樣速率，接“零”開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換速度需要達(dá)到多少?略什么叫信道化發(fā)射機(jī)?它有什么特點(diǎn)?有何用途?通常的發(fā)射機(jī)同一時(shí)刻往往只能發(fā)射單個(gè)信號(hào)，比如目前的常規(guī)電臺(tái)、無(wú)線基站發(fā)射機(jī)等，為了能做到同時(shí)發(fā)射多個(gè)信號(hào)，就需要用多部發(fā)射機(jī)并聯(lián)工作，構(gòu)成一個(gè)發(fā)射機(jī)陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)。特點(diǎn)：這種模型計(jì)算效益高，實(shí)時(shí)處理能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。編寫一個(gè)產(chǎn)生64信道32QAM信號(hào)的信道化發(fā)射機(jī)MATLAB仿真程序，整形濾波器采用滾降系數(shù)為0.5的升余弦濾波器，碼速率為10Mbps，信道帶寬和輸出采樣速率根據(jù)給定的碼速率和調(diào)制方式自行進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。以下是符合您需求的MATLAB仿真程序，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)生64信道32QAM信號(hào)的信道化發(fā)射機(jī)：```matlab%信道化發(fā)射機(jī)仿真程序MATLAB代碼clearall;closeall;%%參數(shù)設(shè)置M=32;%調(diào)制階數(shù)L=64;%信道數(shù)T=1/10e6;%碼元時(shí)間fs=2e6;%采樣頻率upSampleFactor=8;%上采樣系數(shù)fc=10e6;%信道中心頻率rolloff=0.5;%滾降系數(shù)span=4;%卷積卷積窗口長(zhǎng)度eyeDistance=0.5;%眼圖的間距比例SNR=20;%信噪比%%生成32QAM調(diào)制符號(hào)序列N=L*upSampleFactor;%符號(hào)數(shù)，即每個(gè)信道的符號(hào)數(shù)bitsPerSymbol=log2(M);%每個(gè)符號(hào)所含比特?cái)?shù)bitStream=randi([01],bitsPerSymbol*N,1);%生成比特流symbolIdx=bi2de(reshape(bitStream,bitsPerSymbol,[])');%比特轉(zhuǎn)換為調(diào)制符號(hào)索引modulatedSignal=qammod(symbolIdx,M,'UnitAveragePower',true);%32QAM調(diào)制%%信道化chFilter=rcosdesign(rolloff,span,upSampleFactor);%升余弦濾波器設(shè)計(jì)upSampledSignal=upsample(modulatedSignal,upSampleFactor);%上采樣filteredSignal=conv(chFilter,upSampledSignal);%卷積濾波chSignal=filteredSignal(span+1:end-span);%截取卷積結(jié)果%%添加高斯白噪聲signalPower=norm(chSignal)^2/numel(chSignal);%信號(hào)功率noisePower=signalPower/10^(SNR/10);%噪聲功率noisySignal=awgn(chSignal,SNR,'measured',rng(100));%添加高斯白噪聲%%畫眼圖eyediagram(noisySignal,upSampleFactor);%%調(diào)制輸出t=(0:length(noisySignal)-1)/fs;%時(shí)間向量carrier=cos(2*pi*fc*t);%產(chǎn)生載波transmittedSignal=real(noisySignal.*carrier);%調(diào)制輸出%%畫調(diào)制后的信號(hào)figure()plot(t,transmittedSignal);xlabel('時(shí)間（s）');ylabel('信號(hào)幅度');title('信道化發(fā)射機(jī)輸出信號(hào)');```該程序首先生成32QAM調(diào)制的符號(hào)序列，并進(jìn)行信道化處理（使用滾降系數(shù)為0.5的升余弦濾波器）。然后添加高斯白噪聲并進(jìn)行調(diào)制輸出（調(diào)制頻率為10MHz）。最后繪制了眼圖和調(diào)制后的信號(hào)。第四章軟件無(wú)線電硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)一個(gè)502的阻抗和一個(gè)等效阻抗為502的接收機(jī)相連，接收機(jī)的通帶寬度為10MHz，阻抗溫度為環(huán)境溫度(290K)。試計(jì)算接收機(jī)輸入端的噪聲功率和噪聲電壓。略一個(gè)放大器的噪聲系數(shù)為2dB，試計(jì)算它的等效噪聲溫度。略有一個(gè)三級(jí)放大器，其特性參數(shù)如下表所示，假設(shè)各級(jí)阻抗匹配，試計(jì)算整個(gè)系統(tǒng)的增益、噪聲系數(shù)、噪聲溫度。略已知某接收網(wǎng)絡(luò)的三階互調(diào)抑制比，輸入信號(hào)為Pin=－10dBm，求其三階輸入截點(diǎn)IP3in為多少?略已知某接收網(wǎng)絡(luò)的三階輸出截點(diǎn)，增益G=30dB，輸入信號(hào)為Pin=-30dBm，求互調(diào)抑制比αIM3為多少?略把圖4.37中的濾波器放到RF放大器之前，試求整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)、輸入三階截點(diǎn)值、靈敏度和無(wú)虛假動(dòng)態(tài)范圍。略有一種ADC，其參考電壓為：VREF+=1.5V，VREF-=0V，經(jīng)測(cè)量得到其噪聲電壓為1.8mV，求該ADC的有效轉(zhuǎn)換位數(shù)。為了計(jì)算ADC的有效轉(zhuǎn)換位數(shù)，我們可以使用噪聲電壓和參考電壓之間的關(guān)系。有效轉(zhuǎn)換位數(shù)（ENOB）可以由以下公式計(jì)算：ENOB=(SNR-1.76)/6.02其中，SNR表示信噪比，可以通過(guò)噪聲電壓和參考電壓之間的比值計(jì)算得到：SNR=20*log10(VREF+/Vnoise)根據(jù)提供的信息，參考電壓VREF+為1.5V，噪聲電壓Vnoise為1.8mV（0.0018V）。將這些值代入公式中計(jì)算ENOB：SNR=20*log10(1.5/0.0018)≈76.49dBENOB=(76.49-1.76)/6.02≈12.31因此，該ADC的有效轉(zhuǎn)換位數(shù)為大約12.31位。假設(shè)有一個(gè)轉(zhuǎn)換位數(shù)為10bit的ADC，其采樣時(shí)鐘的頻率為900MHz，。假定允許的最大采樣誤差為0.5LSB，輸入信號(hào)為100MHz的正弦波。試求ADC所允許的最大抖動(dòng)。為了計(jì)算ADC所允許的最大抖動(dòng)，我們需要知道轉(zhuǎn)換位數(shù)、采樣時(shí)鐘頻率和允許的最大采樣誤差之間的關(guān)系。首先，我們可以使用轉(zhuǎn)換位數(shù)來(lái)計(jì)算ADC的量化步長(zhǎng)（quantizationstep）：QuantizationStep=VREF/(2^n)其中，VREF表示ADC的參考電壓，n表示轉(zhuǎn)換位數(shù)。在本例中，轉(zhuǎn)換位數(shù)為10位，則量化步長(zhǎng)為：QuantizationStep=VREF/(2^10)接下來(lái)，我們可以使用采樣時(shí)鐘頻率和輸入信號(hào)頻率之間的關(guān)系，計(jì)算出ADC的理論最大抖動(dòng)。最大抖動(dòng)（jitter）的計(jì)算公式如下：Jitter=(FrequencyError/InputFrequency)*QuantizationStep其中，F(xiàn)requencyError表示采樣時(shí)鐘頻率和輸入信號(hào)頻率之間的偏差。在本例中，輸入信號(hào)頻率為100MHz，允許的最大采樣誤差為0.5LSB。我們可以通過(guò)計(jì)算允許的最大采樣誤差對(duì)應(yīng)的頻率偏差來(lái)求解最大抖動(dòng)。最大頻率偏差（MaximumFrequencyError）可以通過(guò)以下公式計(jì)算：MaximumFrequencyError=(0.5*QuantizationStep)/(QuantizationStep*2)代入具體的數(shù)值計(jì)算：QuantizationStep=VREF/(2^10)=1.5V/1024≈0.001465V(約等于1.465mV)MaximumFrequencyError=(0.5*0.001465)/(0.001465*2)=0.25然后，使用最大頻率偏差計(jì)算最大抖動(dòng)：Jitter=(MaximumFrequencyError/InputFrequency)*QuantizationStep=(0.25/100MHz)*0.001465V≈2.91e-15V因此，該ADC所允許的最大抖動(dòng)約為2.91e-15V。一個(gè)采樣時(shí)鐘為100MHz的8bit理想ADC，輸入采樣時(shí)鐘的峰——峰抖動(dòng)tcon為100ps，若ADC的輸入信號(hào)是25MHz的滿幅正弦波，求該ADC的SNR。為了計(jì)算ADC的信噪比（SNR），我們需要知道ADC的位數(shù)、輸入信號(hào)的幅度和峰-峰抖動(dòng)之間的關(guān)系。首先，我們可以使用位數(shù)來(lái)計(jì)算ADC的量化步長(zhǎng)（QuantizationStep）：QuantizationStep=(Vref+-Vref-)/(2^n)其中，Vref+和Vref-分別表示ADC的正負(fù)參考電壓，n表示位數(shù)。在本例中，ADC的位數(shù)為8位，則量化步長(zhǎng)為：QuantizationStep=(Vref+-Vref-)/(2^8)接下來(lái)，我們可以使用輸入信號(hào)的幅度和量化步長(zhǎng)之間的關(guān)系，計(jì)算出ADC的理想信號(hào)幅度。理想信號(hào)幅度（IdealSignalAmplitude）的計(jì)算公式如下：IdealSignalAmplitude=(2^8)*QuantizationStep/2在本例中，輸入信號(hào)的頻率是25MHz，滿幅正弦波的幅度為理想信號(hào)幅度的一半。因此，輸入信號(hào)的幅度為：InputSignalAmplitude=(2^8)*QuantizationStep/4=(2^8)*QuantizationStep/4=(2^8)*([Vref+-Vref-]/(2^8))/4=(Vref+-Vref-)/4接下來(lái)，我們可以使用峰-峰抖動(dòng)和采樣時(shí)鐘頻率之間的關(guān)系計(jì)算抖動(dòng)對(duì)信號(hào)的影響。抖動(dòng)對(duì)信號(hào)的影響（Jitter-to-SignalRatio）的計(jì)算公式如下：Jitter-to-SignalRatio=tcon/(1/InputSignalFrequency)在本例中，輸入信號(hào)的頻率為25MHz，峰-峰抖動(dòng)為100ps，則抖動(dòng)對(duì)信號(hào)的影響為：Jitter-to-SignalRatio=100ps/(1/25MHz)=25*10^-12/(4*10^-8)=625*10^-4=0.0625最后，我們可以使用抖動(dòng)對(duì)信號(hào)的影響來(lái)計(jì)算ADC的信噪比。信噪比（SNR）的計(jì)算公式如下：SNR=6.02*n+1.76-10*log10(Jitter-to-SignalRatio^2)在本例中，位數(shù)為8位，則ADC的信噪比為：SNR=6.02*8+1.76-10*log10(0.0625^2)=48.16+1.76-10*log10(0.00390625)=49.92-40.96=8.96dB因此，該ADC的信噪比為約8.96dB。一個(gè)12bit的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，其輸出幅度為滿量程幅度的80%，采樣頻率為Nyquist采樣速率的4倍，求其輸出信噪比。略什么是前端、什么是軟件無(wú)線電前端、模擬前端、數(shù)字前端?數(shù)字前端跟模擬前端從實(shí)現(xiàn)的功能上講有些類似，主要完成數(shù)字上下變頻、濾波、采樣速率變換等功能。無(wú)線電系統(tǒng)前端的概念傳統(tǒng)上一般是指安裝在天線上或天線附近的模擬高頻電路，通過(guò)電纜與離天線相當(dāng)遠(yuǎn)的后端連接，常見(jiàn)的如大型衛(wèi)星地球站系統(tǒng)。天線與模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換之間的收發(fā)電路和處理環(huán)節(jié)定義為模擬前端；而模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換與基帶處理之間的處理環(huán)節(jié)定義為數(shù)字前端。軟件無(wú)線電前端有哪幾個(gè)部分組成?數(shù)字前端主要有幾個(gè)功能?軟件無(wú)線電的前端包括射頻模擬前端、A/D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)字前端等三部分。功能：①數(shù)字信道化(將所有感興趣的信號(hào)從數(shù)字中頻下變頻到基帶)；②濾波(濾除倍頻分量、其他信號(hào)并盡可能匹配濾波)；③采樣速率轉(zhuǎn)換(降低采樣速率，減少處理負(fù)擔(dān))。數(shù)字上、下變頻器有哪幾部分組成?工作原理是什么?數(shù)字下變頻器主要包括數(shù)字混頻器、數(shù)字控制振蕩器(NumericallyControlledOsillator，NCO)和低通濾波器三部分組成。工作原理：從工作原理講，數(shù)字下變頻與模擬下變頻是一一樣的，就是輸入信號(hào)與一個(gè)本地振蕩信號(hào)進(jìn)行乘法運(yùn)算并濾除帶外干擾。數(shù)字下變頻的運(yùn)算速度決定了其輸入信號(hào)數(shù)據(jù)流可達(dá)到的最高速率，相應(yīng)地也限定了ADC的最高采樣速率；另外，數(shù)字下變頻的數(shù)據(jù)精度和運(yùn)算精度也影響著接收機(jī)的性能，所以，數(shù)字下變頻器必須進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。數(shù)字上變頻器由成形濾波器、內(nèi)插器、數(shù)字混頻器、數(shù)字控制振蕩器等組成。工作原理：數(shù)字上變頻器是數(shù)字下變頻器的逆過(guò)程，兩者的工作原理、結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)都大同小異，只是處理順序剛好相反。數(shù)字控制振蕩器工作原理是什么?簡(jiǎn)述數(shù)字控制振蕩器優(yōu)化設(shè)計(jì)。數(shù)字控制振蕩器(數(shù)字控制本地振蕩器)在DDC中相對(duì)來(lái)說(shuō)是最復(fù)雜的，也是決定DDC性能的最主要因素之一，或者說(shuō)DDC需要一個(gè)高速、高精度的NCO，所以，作為重點(diǎn)進(jìn)行介紹。NCO的目標(biāo)就是產(chǎn)生理想的正弦波和余弦波，更確切地說(shuō)是產(chǎn)生一個(gè)頻率可變、時(shí)間離散的正弦波和余弦波的數(shù)據(jù)樣本，如下式所示。DDC工作時(shí)，每向DDC輸入一個(gè)待下變頻的信號(hào)采樣樣本，NCO就增加一個(gè)2πfc/fs相位增量角度，然后以了相位累加角度作為地址，查詢?cè)摰刂飞系臄?shù)值就是正弦波的值；余弦波與正弦波相差90°，在地址上就是相差一個(gè)固定的長(zhǎng)度，也即正弦波值的地址加上固定長(zhǎng)度地址上的數(shù)值就是余弦波的值，正弦波和余弦波的值分別輸出到兩個(gè)數(shù)字混頻器，與信號(hào)樣本相乘，乘積樣本分別經(jīng)低通濾波器濾除倍頻分量和帶外信號(hào)，并進(jìn)行匹配濾波，這樣就完成了正交數(shù)字下變頻。用FPGA實(shí)現(xiàn)FIR濾波器有哪幾種結(jié)構(gòu)，各種結(jié)構(gòu)有哪些優(yōu)缺點(diǎn)?FIRIP核中可實(shí)現(xiàn)的FIR濾波器有三種結(jié)構(gòu)：全并行結(jié)構(gòu)(fullparallelfilter)、全串行結(jié)構(gòu)(fullserialfilter)、多比特結(jié)構(gòu)(multi-bitfilter)。并行結(jié)構(gòu)的濾波器運(yùn)算速度快，只需一個(gè)處理時(shí)鐘周期便可計(jì)算出濾波器的輸出，性能很高，但資源消耗也很大。串行濾波器每個(gè)處理時(shí)鐘周期運(yùn)算數(shù)據(jù)的一個(gè)比特。因此，全串行結(jié)構(gòu)的FIR濾波器需要N個(gè)處理時(shí)鐘才能計(jì)算出一個(gè)濾波器的輸出結(jié)果，N為輸入數(shù)據(jù)的位寬。全串行結(jié)構(gòu)的FIR濾波器的處理速度較慢，但可以節(jié)省很多硬件資源。多比特結(jié)構(gòu)它的處理速度、資源消耗介于全并行結(jié)構(gòu)與全串行結(jié)構(gòu)之間，它由M個(gè)全串行結(jié)構(gòu)構(gòu)成，因此它需要NIM個(gè)處理時(shí)鐘才能計(jì)算一個(gè)濾波器的輸出結(jié)果。軟件無(wú)線電的數(shù)字硬件系統(tǒng)包括哪三大基本要素?軟件無(wú)線電的數(shù)字硬件系統(tǒng)為軟件提供運(yùn)行和處理的平臺(tái)，主要包括數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)三大基本要素。軟件無(wú)線電的數(shù)字硬件系統(tǒng)性能怎樣表征?(1)性能(2)模塊化(3)可擴(kuò)展(4)靈活性各種數(shù)字信號(hào)處理器優(yōu)缺點(diǎn)是什么?ASIC特點(diǎn)是功能固定，ASIC往往作為硬件加速器，完成特定的算法，適合于功能實(shí)現(xiàn)相對(duì)固定、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)明確的應(yīng)用。ASCI的弱點(diǎn)：當(dāng)用戶定制時(shí)，費(fèi)用較高，設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)，需要足夠大的量把費(fèi)用均攤下來(lái)。FPGA具有并行處理的架構(gòu)，而且，可以構(gòu)造多個(gè)并行處理執(zhí)行單元并同時(shí)執(zhí)行，具有極高的效率，F(xiàn)PGA最適合那些高度并行的流水線應(yīng)用，可提供極高性能的信號(hào)處理能力。FPGA的弱點(diǎn)：當(dāng)算法中存在復(fù)雜的判決、控制和嵌套循環(huán)時(shí)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難。DSP處理器的靈活性主要體現(xiàn)在軟件容易更改以及對(duì)各種算法處理和復(fù)雜算法的實(shí)現(xiàn)上。而硬件本身的更改則沒(méi)有任何靈活性而言。DSP的所有信號(hào)處理都是串行處理的方式實(shí)現(xiàn)的，這種架構(gòu)局限就是：當(dāng)要求進(jìn)行并行處理時(shí)，不得不分解成一系列串行計(jì)算動(dòng)作，分步順序執(zhí)行，這就大大降低了運(yùn)行效率。軟件無(wú)線電數(shù)字處理系統(tǒng)硬件要求怎樣的器件性能?軟件無(wú)線電的數(shù)字硬件系統(tǒng)的性能主要以處理能力來(lái)衡量，而處理能力的度量，以每秒完成的指令數(shù)或者操作數(shù)等作為指標(biāo)：主要有MIPS(MillionsofInstructionsperSecond，百萬(wàn)條指令每秒)、MOPS(MillionsofOperationsperSecond，百萬(wàn)次操作每秒)兩個(gè)運(yùn)算速度單位，對(duì)于浮點(diǎn)處理器還有MFLOPS(MillionsofFloatingPointOperationsperSecond，百萬(wàn)次浮點(diǎn)操作每秒)。FPGA實(shí)現(xiàn)軟件無(wú)線電數(shù)字信號(hào)處理有哪些優(yōu)越性?(1)極其強(qiáng)大的處理能力(2)最理想化的算法定制(3)最理想的適配接口(4)無(wú)比靈活的重配置能力5)相對(duì)低的功耗FPGA基本組成有哪些?當(dāng)前FPGA有哪些主要特點(diǎn)?有哪些發(fā)展趨勢(shì)?FPGA基本組成有可編程邏輯功能模塊、可編程內(nèi)部互連線、可編程輸入輸出模塊、嵌入式存儲(chǔ)器、數(shù)字時(shí)鐘管理。特點(diǎn)：容量大：高端的FPGA規(guī)模已達(dá)到上千萬(wàn)門級(jí)，能承擔(dān)繁重的信號(hào)處理任務(wù)、完成復(fù)雜的功能；功能強(qiáng)：以PowerPC、MicroBlaze和Nios等為代表的RISC處理器軟硬IP核，極大地加強(qiáng)了FPGA的功能，可輕松實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的片上系統(tǒng)(SOC)；保密性好：有防止反向技術(shù)的FPGA，能很好地保護(hù)系統(tǒng)的安全性和設(shè)計(jì)者的知識(shí)產(chǎn)權(quán)；開(kāi)發(fā)容易：FPGA開(kāi)發(fā)工具功能強(qiáng)大，可完成從輸入、綜合、實(shí)現(xiàn)到配置芯片等一系列的功能。還有很多工具可以完成對(duì)設(shè)計(jì)的仿真、優(yōu)化、約束和在線調(diào)試等功能。這些工具智能化程度高、易學(xué)易用。FPGA的發(fā)展趨勢(shì)：向更高密度、更大容量的系統(tǒng)級(jí)方向發(fā)展；向低電壓、低功耗、環(huán)保型發(fā)展；IP資源復(fù)用理念得到普遍認(rèn)同并成為主要設(shè)計(jì)方式；FPGA動(dòng)態(tài)可重構(gòu)技術(shù)越來(lái)越重視?；贔PGA的軟件無(wú)線電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要考慮些什么?從軟件無(wú)線電實(shí)現(xiàn)角度看，軟件無(wú)線電最高設(shè)計(jì)原則有三點(diǎn)，即：●最大限度地進(jìn)行寬帶數(shù)字化；●最大限度地實(shí)現(xiàn)功能軟件化；●最大可能地進(jìn)行靈活重構(gòu)。FPGA重配置設(shè)計(jì)有哪些方法?第一種方法是，功能實(shí)現(xiàn)時(shí)有一定的參數(shù)變量，通過(guò)設(shè)置不同的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)有一定差別的功能；第二種方法是，片內(nèi)本身就已設(shè)計(jì)了幾種功能，通過(guò)切換，來(lái)進(jìn)行功能重構(gòu)；第三種方法是，用新功能的FPGA模塊，重新配置，來(lái)實(shí)現(xiàn)新的功能。這三種方法互相之間并不排斥，在軟件無(wú)線電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，都會(huì)充分利用這三種方法，來(lái)重配置、更改和升級(jí)系統(tǒng)的功能。第五章軟件無(wú)線電信號(hào)處理算法寫出無(wú)線信號(hào)的統(tǒng)一表示形式，以及在數(shù)字域?qū)λ矔r(shí)幅度、相位、頻率特征提取的表達(dá)式。略在一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)哪些同步，如何實(shí)現(xiàn)?通信中的同步除載波同步、位同步、幀同步外，還包括直擴(kuò)通信中的偽碼同步，跳頻通信中的跳頻同步，通信網(wǎng)中的網(wǎng)同步，等等。實(shí)現(xiàn)各種同步時(shí)，首先需要知道一個(gè)參數(shù)的初值，對(duì)同步所需要的各種參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，并且估計(jì)精度至少要達(dá)到同步捕獲的要求。對(duì)于信號(hào)解調(diào)來(lái)說(shuō)，需要對(duì)載波頻率、信息碼速率、偽碼速率、信號(hào)帶寬等參數(shù)進(jìn)行估計(jì)。載波同步一般有哪些方法?簡(jiǎn)述其實(shí)現(xiàn)原理。對(duì)BPSK信號(hào)，可采用平方環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)載波提取。首先對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行平方，產(chǎn)生載波的二倍頻信號(hào)，然后用帶通濾波器將其濾出，再用一個(gè)鎖相環(huán)來(lái)跟蹤提取這個(gè)載波的二倍頻分量。同相一正交環(huán)又稱科斯塔斯環(huán)(costas)。輸入信號(hào)被分成上下兩個(gè)支路，分別與同相和正交載波相乘，它們的積就是環(huán)路誤差電壓，這個(gè)電壓經(jīng)過(guò)低通濾波后去控制VCO。假設(shè)輸入信號(hào)為BPSK信號(hào)，并存在加性噪聲，可表示為載波同步的第三種方法是采用判決反饋環(huán)，其基本原理是對(duì)信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)，然后將解調(diào)出來(lái)的信號(hào)去抵消接收信號(hào)中的調(diào)制來(lái)恢復(fù)載波分量。試推導(dǎo)存在噪聲情況下，松尾環(huán)的鑒相特性表達(dá)式。略早-遲積分同步環(huán)的基本依據(jù)是什么?畫出絕對(duì)值運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)框圖。早-遲積分同步法就是通過(guò)比較本地時(shí)鐘與接收碼元，使本地時(shí)鐘與接收碼元同步的定時(shí)(位)同步方法，這種方法利用了濾波器或相關(guān)器輸出信號(hào)的對(duì)稱性。解調(diào)QPSK時(shí)，采用四次方鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)載波同步，試求該鎖相環(huán)輸入端的信號(hào)和噪聲分量。假定只考慮噪聲n(t)中線性分量，忽略其他分量，試求鎖相環(huán)輸出端的相位估計(jì)的方差。略畫出QPSK信號(hào)的產(chǎn)生、解調(diào)框圖，利用MATLAB對(duì)該信號(hào)的產(chǎn)生、解調(diào)進(jìn)行仿真，并比較在不同誤碼率(10-1~10-5)下所需要的信噪比，畫出星座圖、誤碼率曲線。略如果發(fā)送一個(gè)沖激信號(hào)，接收到信號(hào)的采樣序列值為x(-3)、x(-2)、...x(3)為：0.1，0.3，-0.2，1.0，0.4，-0.1，0.1。設(shè)計(jì)一個(gè)三抽頭的橫向?yàn)V波器，使主瓣的值為1，并使主瓣兩側(cè)的采樣點(diǎn)值為0；計(jì)算k=-3，-，1，0，1，2，3時(shí)刻的輸出值；均衡器后，造成碼間干擾的最大采樣幅度為多少?所有碼間干擾的采樣點(diǎn)幅值之和為多少?略假如接收信號(hào)的采樣序列為x(-4)、x(-2)、..x(4)為：0.001，0.002，-0.003，0.1，1，0.2，-0.1，0.005，0.02.在最小MSE準(zhǔn)則下，利用計(jì)算機(jī)求出9個(gè)抽頭系數(shù)；計(jì)算均衡器的輸出信號(hào)在k=0，+8，t7，土6，ts，t4，3，+2，+1時(shí)的取值。均衡后，造成碼間干擾的最大采樣幅度值為多少?所有造成碼間干擾的采樣幅度值之和為多少?略第六章信道編譯碼技術(shù)已知Hamming碼的校驗(yàn)矩陣(1)寫出其生成矩陣G；(2)如信息碼組為0110，求對(duì)應(yīng)編碼后的碼字；(3)求所有校正子與誤碼位置的關(guān)系。略如RS(255，239)碼本原元a=2，本原多項(xiàng)式為，求出該碼的生成多項(xiàng)式，計(jì)算該碼的縮短碼RS(55，39)中對(duì)信息碼字：1，2，3…，39進(jìn)行編碼的結(jié)果。略設(shè)計(jì)RS(15，11)碼的錢搜索電路。略RS(8，4)碼的生成多項(xiàng)式為，如接收碼字為：6，7，2，7，5，13，1，13。(1)求相應(yīng)伴隨式；(2)求錯(cuò)誤位置多項(xiàng)式。略已知(3，2，2)系統(tǒng)卷積碼如下圖所示。.(1)寫出其生成多項(xiàng)式，并計(jì)算基本監(jiān)督矩陣；(2)列出該卷積碼輸入和輸出比特關(guān)系的所有可能；(3)畫出該卷積碼的狀態(tài)圖和柵格圖；(4)計(jì)算相應(yīng)于信息序列(10，01，00，11，10)的編碼序列。略已知(2，1，4)卷積碼的生成多項(xiàng)式(1)求出所有的蝶形結(jié)構(gòu)；(2)用硬判決Viterbi算法對(duì)接收序列進(jìn)行譯碼：11，01，11，11，10，10，11，10，10，00，00，00。略考慮Turbo碼中RSC的一般編碼結(jié)構(gòu)，如下圖所示。如以u(píng)k為輸入，以dk和xk2為輸出，證明dk、xk2、uk之間存在普通卷積碼的編碼關(guān)系。略對(duì)于1/3碼率的經(jīng)典Turbo碼，設(shè)兩個(gè)分量編碼器的生成多項(xiàng)式均為(7，5)，交織為3×5行列交織，刪余結(jié)構(gòu)為：101，110；計(jì)算對(duì)以下信息序列的編碼結(jié)果：110001010000111。略第七章無(wú)線電通信天線設(shè)天線的輸入功率為10W，反射功率為1W，求天線的駐波比。天線的駐波比（VoltageStandingWaveRatio，VSWR）是用來(lái)描述駐波在天線傳輸線上的衰減和反射情況的一個(gè)無(wú)量綱指標(biāo)。駐波比的計(jì)算公式如下：VSWR=(1+√(Pr/Pf))/(1-√(Pr/Pf))其中，Pr為反射功率，Pf為正向傳輸功率。根據(jù)提供的信息，輸入功率為10W，反射功率為1W。正向傳輸功率可以通過(guò)輸入功率減去反射功率來(lái)計(jì)算：Pf=Pi-Pr=10W-1W=9W將數(shù)值代入駐波比的計(jì)算公式中：VSWR=(1+√(1W/9W))/(1-√(1W/9W))化簡(jiǎn)之后可得：VSWR=(1+1/3)/(1-1/3)=4/2=2因此，該天線的駐波比為2。天線的極化是如何定義的?天線極化是指在輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)和規(guī)定的方向上，天線輻射的電場(chǎng)矢量端點(diǎn)在垂直于電磁波傳播方向平面上的軌跡。簡(jiǎn)述微帶天線的基本特點(diǎn)。微帶天線是在帶有導(dǎo)體接地板的介質(zhì)基片上貼加導(dǎo)體薄片而形成的天線。具有質(zhì)量輕、低剖面的特點(diǎn)，易于與載體共形。另外，在設(shè)計(jì)制作微帶天線的同一介質(zhì)基片還可以進(jìn)行饋電網(wǎng)絡(luò)、微波有源電路的設(shè)計(jì)與制作，在一塊基片上完成天線與RF通道的集成。但微帶天線也存在缺點(diǎn)：微帶天線工作于諧振模式，所以頻帶較窄；在毫米波波段，導(dǎo)體和介質(zhì)損耗增大，并且會(huì)激勵(lì)表面波，導(dǎo)致輻射效率降低。四、以對(duì)數(shù)周期天線為例，簡(jiǎn)述寬頻帶天線的工作原理。采用的漸變槽線曲線函數(shù)如下：指數(shù)漸變的槽線滿足比例變換原理，理論上無(wú)限長(zhǎng)槽線的天線可具有無(wú)限的帶寬。然而實(shí)際天線的尺寸受限，根據(jù)工作頻段的要求，對(duì)無(wú)限長(zhǎng)漸變槽線進(jìn)行截?cái)?。五、考慮Turbo碼中RSC的一般編碼結(jié)構(gòu)，如下圖所示。一直徑為2.5m的反射面天線，工作頻率為6GHz，口徑效率為0.55。計(jì)算該天線的增益以及其半功率波束寬度。略六、一維線性陣列，天線陣元間距為半波長(zhǎng)，要求波束指向偏離法線方向15°，此時(shí)相鄰天線單元間的相位差應(yīng)為幾度?在一維線性陣列中，相鄰天線單元的相位差可以通過(guò)以下公式計(jì)算：相位差（PhaseDifference）=2π*d/λ*sin(θ)其中，d為天線陣元間距，λ為波長(zhǎng)，θ為波束指向偏離法線方向的角度。根據(jù)題目的要求，天線陣元間距為半波長(zhǎng)，即d=λ/2。偏離法線方向15°，即θ=15°。將這些值代入相位差的計(jì)算公式中：相位差=2π*(λ/2)/λ*sin(15°)由于波長(zhǎng)λ和相位差都是以弧度為單位的，所以計(jì)算sin(15°)的值時(shí)需要將角度轉(zhuǎn)換為弧度：相位差=2π*(λ/2)/λ*sin(15°)=2π*(1/2)*sin(15°)≈0.5236*sin(15°)≈0.1309因此，相鄰天線單元間的相位差約為0.1309弧度，或大約7.5度。第八章軟件無(wú)線電在無(wú)線工程中的應(yīng)用什么叫JTRS計(jì)劃?美軍為什么要執(zhí)行這一計(jì)劃?JTRS電臺(tái)有些什么特點(diǎn)?它能支持哪些波形?JTRS計(jì)劃的構(gòu)想最早于1997年提出，旨在使用一種真正的聯(lián)合通信能力來(lái)取代傳統(tǒng)無(wú)線電臺(tái)，把各軍種的電臺(tái)開(kāi)發(fā)工作整合為一項(xiàng)計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)多軍種的互聯(lián)互通互操作聯(lián)合作戰(zhàn)能力。通過(guò)整合JTRS波形也從最初的32種縮減為如下9種：●寬帶組網(wǎng)波形(WNW)；●士兵電臺(tái)波形(SRW)；●單信道地面與機(jī)載無(wú)線電系統(tǒng)(SINCGA)；●增強(qiáng)型定位報(bào)告(EPLRS)；●高頻波形(HF)；●UHF衛(wèi)星通信波形；●Link16波形；●戰(zhàn)術(shù)邊緣聯(lián)合機(jī)載波形(JAN-TE)；●移動(dòng)用戶目標(biāo)波形(MUOS)。參考圖8.5的移動(dòng)通信通用前端設(shè)計(jì)方案，