寬帶數字通信接收技術研究

摘要：為了解決寬帶數字通信系統多信道同時接收問題，這里針對寬帶無線數字通信接收技術展開了深入研究，在研究信號采樣理論的基礎上，推導并給出了一種適用于寬帶無線數字通信接收系統的多通道信道化高效模型。該模型利用原型濾波器的設計，在保證了濾波性能的同時獲得了較少的階數，降低了資源占有率，計算機仿真驗證了該模型的正確性。該模型和傳統模型相比有較少的計算量，適合于工程化應用。
關鍵詞：超寬帶；數字通信；帶通采樣；原型濾波器

0 引言
寬帶無線數字通信近年來已經成為了通信領域的研究熱點，特別是超寬帶(Ultra Wide Band)無線電通信技術的出現，使得超寬帶通信的研究迅猛發展。美國聯邦通信委員會(Federal Communication Committee：FCC)對UWB做了定義：信號的帶寬大于500MHz，或者其相對帶寬大于0．2都叫作UWB通信。根據FCC對UWB的定義，為了實現UWB無線電通信信號的接收，一般對于寬帶數字接收系統的采樣速率要求較高。根據帶通采樣定理，信號的帶寬若為500MHz，則其采樣速率至少需要達到1 GHz。直接采用高速ADC器件，目前的高速ADC是可以滿足其采樣要求的，同時其分辨率也可以達到8 b的水平。這也是軟件無線電的設計思想，盡可能地簡化模擬變頻環節。鑒于此，本文重點對寬帶無線數字通信接收技術展開研究，包括了信號采樣理論、多通道信道化技術等。

1 寬帶無線數字通信接收理論與技術
1．1 信號采樣理論
數字接收即是利用模擬數字轉換器對模擬信號進行采樣，將模擬信號變換為數字信號后進行后續處理。其信號的采樣理論包括了奈奎斯特第一采樣定律和第二采樣定律，即低通采樣定理和帶通采樣定理。通常情況下，當載波頻率較高，而信號帶寬并不很高時，一般采用帶通采樣定理即可，即帶通采樣定理的適用性更廣泛一些。其帶通采樣定理描述如下：
若信號頻率分布在某一有限的頻帶(F1，Fh)內，且當fh>>B=fh-f1，也就是當信號的最高頻率fb遠遠大于其信號帶寬B時，可采用帶通采樣。采樣后的信號頻譜是以采樣頻率fs的整數倍搬移的。若為了保證采樣后的頻譜不發生混疊，需滿足下面條件：

滿足式(1)的采樣頻率可以保證所有的搬移都不會使采樣信號產生混迭，即某個邊帶的上限一定是小于另一個邊帶的下限，反之亦然。由于采樣后仍然為實信號，根據對稱性，只考慮正頻率部分的特性，此時n>m且n>0。可得：

式(2)即為帶通采樣定理。令是k=n-m-1，若使各邊帶滿足臨界狀況，可得：

1．2 多通道信道化技術
在寬帶無線數字通信系統中，一般信號都具有一定的載頻和帶寬，而且為了不出現頻譜混疊，不同的通信信號均占有不同的頻段。對于寬帶無線數字通信接收系統而言，為了保證各類信號同時接收，就需要對帶寬內的信號同時進行接收和處理，這就是多通道信道化接收技術。