[發明專利]基于軟件無線電濾波的無線傳輸裝置及其方法

有效

• 申請號: 201010157147.3
• 申請日: 2010-04-27
• 公開（公告）號: CN101848038A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 關新平;賈靜雅;梁振虎;陳彩蓮;羅小元
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04B15/00
• 分類號: H04B15/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種無線通信技術領域的裝置及其方法，具體是一種基于軟件無線電濾波的無線傳輸裝置及其方法。

背景技術

隨著無線通信技術的飛速發展，其在工業中的應用越來越廣泛。但是，由于工業電網不穩定、工業現場高頻振動、電弧等因素會對無線通信產生嚴重的干擾，極大地影響了工業無線通信的可靠性，因此無線通信過程中的濾波技術就顯得尤為重要。

數字濾波器的實現一般有三條途徑：(1)由通用DSP(Digital?Signal?Processing，數字信號處理)芯片編程實現；(2)選用已有的專用濾波器芯片實現；(3)根據系統要求自行設計濾波器，并用FPGA(Field?Programmable?Gate?Array，現場可編程門陣列)實現。隨著數字通信高速率需求，對濾波器的運算速度的要求也愈來愈高。如果采用通用DSP來實現高速濾波器，則濾波過程將會占用DSP的大部分運算資源，使其很難承擔其他運算任務。

軟件無線電(SDR，Software?Defined?Radio)技術是近年來發展起來的一項新技術，它采用軟件控制、數字信號處理的方式，來完成傳統模擬無線電功能，可以使通信設備的性能提高，體積、重量和成本等大大降低。同時利用軟件編程實現各種功能，使得通信設備更加靈活，并可以在后續的運行中不斷增加新功能。因此，它以開放性的最簡硬件為通用平臺，盡可能地用可升級可重配置的應用軟件來實現各種無線電功能，突破了傳統無線電功能單一、以硬件擴展為核心的局限性。但如何應用軟件無線電實現數字濾波功能，是目前尚待解決的技術問題。現有軟件無線電的濾波方案多采用小波變換和傅里葉變換等時頻分析方法，然而由于工業環境噪聲的復雜性，無線通信信號具有非平穩特性，用傅立葉變換分析時變頻率的信號會出現虛假信號和假頻等缺陷，用基于傅立葉分析理論的時頻聯合分析也必然存在同樣的局限，使這些方法很難用于處理工業無線信號。而能夠表述出信號局部特征的經驗模態分解-希爾伯特黃(EMD-HHT)方法則能夠更好的分析非平穩信號，其分解過程相當于用窄帶濾波器對信號進行自適應濾波，對于獲取精確頻譜、濾除噪聲，有著重要的意義。

經對現有文獻的檢索發現，中國專利申請號為：200580031397.x，名稱為“在多載波系統中改善信道估計的頻域濾波”，提供了在無線通信過程中的頻域濾波方法。中國專利申請號為：200810060066.4，名稱為“一種應用于無線中程傳感器網物理層的內插數字濾波器裝置”，設計了基于FIR(Finite?Impulse?Response，有限沖擊響應)和CIC(cascade?integrator?comb，積分梳狀)濾波器的內插數字濾波模塊。2005年大連理工大學碩士學位論文，論文名稱為：軟件無線電中高效FIR濾波器的研究與設計，該文獻結合軟件無線電多抽樣率信號處理的基本理論設計窄帶FIR濾波器，并對其進行了MATLAB仿真。以上三項技術涉及的濾波裝置及其方法實現較為復雜，功能單一，而且擴展性和可重配置性較差，處理速度慢，占用的DSP資源多。

經對現有文獻的檢索又發現，中國專利申請號為：200920003500.5，名稱為“一種無線傳輸裝置”，提供了無線通信系統的結構。但是該技術中的無線通信裝置沒有考慮到外界干擾及消噪過程。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種基于軟件無線電濾波的無線傳輸裝置及其方法。本發明采用EMD(經驗模態分解)方法將信號的低頻噪聲濾除，在保證濾波精度的同時可以確保無線信號傳輸的可靠性，且運算簡單，處理速度快，占用DSP資源少，為無線數字信號在工業環境中可靠、穩定傳輸奠定基礎。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及的基于軟件無線電濾波的無線傳輸裝置，包括：射頻發射器、射頻接收器、發射數字信號處理模塊和接收數字信號處理模塊，其中：發射數字信號處理模塊與射頻發射器相連傳輸數字信號，射頻發射器與射頻接收器無線相連傳輸無線模擬信號，射頻接收器與接收數字信號處理模塊相連傳輸模擬信號。

所述的發射數字信號處理模塊實現信號的發射前的數字信號處理，包括：信號調制模塊、數字上變頻模塊和D/A(數/模)轉換器模塊，其中：信號調制模塊與數字上變頻模塊相連傳輸低頻無線數字信號，數字上變頻模塊與D/A轉換器模塊相連傳輸中頻無線數字信號，D/A轉換器模塊與射頻發射器相連傳輸無線模擬信號。