宽带数字通信接收技术研究

摘要：为了解决宽带数字通信系统多信道同时接收问题，这里针对宽带无线数字通信接收技术展开了深入研究，在研究信号采样理论的基础上，推导并给出了一种适用于宽带无线数字通信接收系统的多通道信道化高效模型。该模型利用原型滤波器的设计，在保证了滤波性能的同时获得了较少的阶数，降低了资源占有率，计算机仿真验证了该模型的正确性。该模型和传统模型相比有较少的计算量，适合于工程化应用。
关键词：超宽带；数字通信；带通采样；原型滤波器

0 引言
宽带无线数字通信近年来已经成为了通信领域的研究热点，特别是超宽带(Ultra Wide Band)无线电通信技术的出现，使得超宽带通信的研究迅猛发展。美国联邦通信委员会(Federal Communication Committee：FCC)对UWB做了定义：信号的带宽大于500MHz，或者其相对带宽大于0．2都叫作UWB通信。根据FCC对UWB的定义，为了实现UWB无线电通信信号的接收，一般对于宽带数字接收系统的采样速率要求较高。根据带通采样定理，信号的带宽若为500MHz，则其采样速率至少需要达到1 GHz。直接采用高速ADC器件，目前的高速ADC是可以满足其采样要求的，同时其分辨率也可以达到8 b的水平。这也是软件无线电的设计思想，尽可能地简化模拟变频环节。鉴于此，本文重点对宽带无线数字通信接收技术展开研究，包括了信号采样理论、多通道信道化技术等。

1 宽带无线数字通信接收理论与技术
1．1 信号采样理论
数字接收即是利用模拟数字转换器对模拟信号进行采样，将模拟信号变换为数字信号后进行后续处理。其信号的采样理论包括了奈奎斯特第一采样定律和第二采样定律，即低通采样定理和带通采样定理。通常情况下，当载波频率较高，而信号带宽并不很高时，一般采用带通采样定理即可，即带通采样定理的适用性更广泛一些。其带通采样定理描述如下：
若信号频率分布在某一有限的频带(F1，Fh)内，且当fh>>B=fh-f1，也就是当信号的最高频率fb远远大于其信号带宽B时，可采用带通采样。采样后的信号频谱是以采样频率fs的整数倍搬移的。若为了保证采样后的频谱不发生混叠，需满足下面条件：

满足式(1)的采样频率可以保证所有的搬移都不会使采样信号产生混迭，即某个边带的上限一定是小于另一个边带的下限，反之亦然。由于采样后仍然为实信号，根据对称性，只考虑正频率部分的特性，此时n>m且n>0。可得：

式(2)即为带通采样定理。令是k=n-m-1，若使各边带满足临界状况，可得：

1．2 多通道信道化技术
在宽带无线数字通信系统中，一般信号都具有一定的载频和带宽，而且为了不出现频谱混叠，不同的通信信号均占有不同的频段。对于宽带无线数字通信接收系统而言，为了保证各类信号同时接收，就需要对带宽内的信号同时进行接收和处理，这就是多通道信道化接收技术。