軟件無(wú)線電(SDR)在80年代后期，從先進(jìn)的軍事和智能應(yīng)用轉(zhuǎn)向衛(wèi)星和蜂窩系統(tǒng)，并將成為消費(fèi)應(yīng)用的主流，這包括蜂窩無(wú)線電基站、新一代數(shù)字VHF系統(tǒng)、汽車(chē)用多波段AM/FM/XM衛(wèi)星無(wú)線電等。

軟件無(wú)線電是信號(hào)鏈路部分為軟件的無(wú)線電。它具有如下特性：

圖1示出一般軟件無(wú)線電框圖。

可以用模擬或數(shù)字形式實(shí)現(xiàn)很多功能，但是要在元件的可用性、復(fù)雜性和成本問(wèn)題折衷考慮選擇方案。

典型的軟件發(fā)送器元件包括：

軟件接收器元件包括：

無(wú)線電的可編程性使用戶的多波段、多模收發(fā)器具有下列模式：

問(wèn)題是要設(shè)計(jì)盡可能完善的線性不隨時(shí)間變化的發(fā)送和接收器硬件，使系統(tǒng)能提供一個(gè)“干凈”的輸入信號(hào)到數(shù)字信號(hào)處理硬件，這樣，在軟件控制下一個(gè)通用信號(hào)鏈路可用于所有工作模式。

也就是說(shuō)，接收器結(jié)構(gòu)依賴于ADC的選擇，ADC決定可用的動(dòng)態(tài)范圍。

單個(gè)ADC可過(guò)取樣或欠取樣被調(diào)制的信號(hào)，在處理中執(zhí)行下變頻并用4x取樣提供I和Q輸出。

然而，取樣頻率越高，孔經(jīng)誤差效應(yīng)就越大，由于時(shí)鐘抖動(dòng)，會(huì)影響有效位數(shù)。因此，在速度和分辨率間總是存在固有的折衷考慮。

單ADC可在帶數(shù)控振蕩器(NCO)的數(shù)字下變頻器之后實(shí)現(xiàn)如FPGA或接收信號(hào)處理器(專(zhuān)用數(shù)字芯片)的功能，在信號(hào)到達(dá)DSP解調(diào)前也可濾波和分樣。

 圖1   軟件無(wú)線電框圖

圖2  建立恢復(fù)時(shí)間、相位和幅度所必須的軟件

相比，用一個(gè)帶模擬基帶同相(I)和正交(Q)輸出的模擬解調(diào)器減輕ADC上的負(fù)擔(dān)并允許另外對(duì)基帶的無(wú)源濾波來(lái)降低所需的動(dòng)態(tài)范圍。

其缺點(diǎn)是會(huì)導(dǎo)致正交不穩(wěn)定性，這是由于I和Q通道中相位和幅度失配的原因。也需要兩個(gè)匹配的抗混淆濾波器(可加倍做為通道濾波器)和匹配的ADC(或匹配的S/H放大器和單個(gè)ADC)。

另一個(gè)設(shè)計(jì)折衷考慮是在模擬和數(shù)字濾波之間。無(wú)源模擬濾波器具有低互調(diào)失真而且不耗電，但它有組合延遲，占有顯著的板空間(特別在低頻)以及要折衷考慮成本、帶寬和Q值。

數(shù)字濾波器可設(shè)計(jì)成具有接近于理想的性能，但也得考慮速度—功率折衷，更多的抽頭或更高的工作頻率需要DSP更高的MIPS、FPGA中專(zhuān)用硬件或接收信號(hào)處理器(可提供下變頻、分樣和濾波)。

ADC的動(dòng)態(tài)范圍是模擬和數(shù)字濾波之間的基本折衷考慮：模擬濾波更多地降低ADC所需的動(dòng)態(tài)范圍，而且無(wú)源濾波器不耗電，而數(shù)字濾波器更增加ADC所需的動(dòng)態(tài)范圍，但數(shù)字濾波器可具有接近于理想的特性。

對(duì)于線性系統(tǒng)，ADC必須適應(yīng)所有希望的信號(hào)加干擾加衰減容限以及自動(dòng)增益控制(AGC)響應(yīng)時(shí)間。確定ADC動(dòng)態(tài)范圍的計(jì)算必須包括：

通常，寬帶接收器比窄帶接收器含有更寬的ADC動(dòng)態(tài)范圍和較小的總增益(~35dB)和較窄的AGC范圍(~10dB)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)也包括級(jí)聯(lián)噪聲指數(shù)和監(jiān)聽(tīng)分析以及頻率規(guī)劃。頻率規(guī)劃是一種技巧，設(shè)計(jì)人員必須仔細(xì)選擇系統(tǒng)時(shí)鐘、中頻和本地振蕩器頻率，使內(nèi)部和外部干擾最小。

不關(guān)注系統(tǒng)時(shí)鐘將是不完整的頻率規(guī)劃。系統(tǒng)時(shí)鐘通常是編碼數(shù)據(jù)幀率的倍數(shù)。往往也是信道間隔的倍數(shù)，允許使用整數(shù)N鎖相環(huán)(PLL)。

一個(gè)完整的設(shè)計(jì)也包括用于最小和最大輸入信號(hào)電平的總系統(tǒng)計(jì)算，最小輸入信號(hào)的一組計(jì)算是在AGC關(guān)掉無(wú)增益降低情況下進(jìn)行，最大信號(hào)電平的一組計(jì)算是在AGC完全工作在最大增益降低情況下進(jìn)行。這也包括最小和最大信號(hào)電平的交互調(diào)制失真(IMD)效應(yīng)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)敏感點(diǎn)是AGC系統(tǒng)。在軟件無(wú)線電中，AGC靠降低大信號(hào)的增益來(lái)保持系統(tǒng)線性度。這樣設(shè)置AGC閾值：C/N增加線性度，直到達(dá)到最佳C/N為止，然后，降低增益。

所設(shè)置的AGC閾值也應(yīng)使ADC有余量，這樣AGC系統(tǒng)有時(shí)間來(lái)響應(yīng)輸入信號(hào)的快速變化并避免過(guò)載。AGC有兩種基本實(shí)現(xiàn)方法：前饋和反饋。

AGC實(shí)現(xiàn)

典型的前饋AGC系統(tǒng)用對(duì)數(shù)放大器測(cè)量輸入信號(hào)(通常在中頻)并置下游增益來(lái)保持在AGC中的恒定信號(hào)電平。這是最快的響應(yīng)系統(tǒng)，但需要定標(biāo)，這是由于它依賴于對(duì)數(shù)放大器和可變?cè)鲆娣糯笃?/u>定標(biāo)因數(shù)(dB/v)的精度。