《软件无线电》作业总结资料讲解.doc

《软件无线电》作业总结

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第一章
1、 影响天线效率的因素有哪些（答出至少三条）？
答：工作频率，天线长度，天线形状，天线架设的高度等
2、 语音频率范围是300~3400Hz，当取f=3000Hz时，天线长度为多少时，天线效率最高？

3、 如何解决最简结构中天线效率低和无法多路传输的问题？
答：在其他参数相同的条件下，输入激励电流的频率越高，基本振子天线的电磁波越强，即天线的效率越高。
实际的天线电系统都采用了调制/解调技术，即在发射端用一个可选择的高频率的正弦波信号去调制需要传输的频率较低的调制信号，这个高频正弦波信号成为载波；在接收端采用解调技术再将调制的信号从载波上解出来，从而完成了信号的无线传输过程。这也是解决不能多路传输的方法。
4、 请画出无线电系统的实用结构。

5、 常见的收/发双工技术
答：时分双工、频分双工和环形器双工
6、 画出无线数字通信系统框图
发射端：

接收端：

7、 画出无线电系统的实用结构图，并指出基带信号、中频信号和射频信号的位置
答：同第4题
8、 简述外差技术和超外差技术的概念，并画出超外差技术的框图：
答：外差技术：中频频率fIF固定不变，通过混频器本振频率fL和选频滤波器中心频率f0 = fRF同步改变来实现；超外差技术：当取中频频率fIF低于射频频率fRF且高于信号带宽B时

9、 软件无线电的特点
答：功能的灵活性，结构的开放性，成本的集中性。多功能、多频带、多模式。具有可重编程、可重配置能力。
10、 画出理想的软件无线电体系结构，并简述结构核心和构造思想

结构核心：使模拟信号转换为数字信号的部分尽可能接近天线
构造思想：不可能采用数字器件实现的部分放在模拟子系统中其他部分放在数字子系统中，例如载以获得最大程度的软件可编程性。
11、 软件无线电的研究热点和难点
答：宽带/多频段天线、智能天线；灵活的射频前端设计；高速数模和模数变换器；高速信号处理器；软件无线电的信号处理算法；软件下载和软件重配置技术。
第二章
1、模数变换的主要步骤包括哪些？起作用是什么？
答：采样：连续时间信号的离散化；量化和编码：采样值的有限精度处理
2、画出下面信号经采样后的频谱图（考虑两种情况：失真或非失真）。

3、低通采样定理是什么？

4、正交采样的基本结构

5、正交采样的实现结构

6、ADC和DAC在软件无线电系统中可能的位置
答：基带、中频和射频
7、ADC的基本结构

8、几种主要的ADC类型
答：并行比较式、子区式、双积分式、
9、ADC的主要性能指标
答：分辨率、转换时间和采样速率、转换误差、量化信噪比、孔径误差、无杂散动态范围、有效转换位数。
10、DAC的基本结构

11、几种主要的DAC类型，并指出下图为何种DAC，并指出其输入部分，输出部分，电阻网络，参考电压，模拟开关。推导输出与输入的关系表达式

12、DAC的主要性能指标
答：分辨率、转换误差、转换输出建立时间、转换速率。

第三章
1、画出内插器的结构图，给出相应滤波器的频谱特性。画出如图信号波形在I=2时的信号频域和时域输出波形，及经过滤波后的波形。

2画出抽取器的结构图，给出相应滤波器的频谱特性。画出如图信号波形在D=2时的信号频域输出波形，及经过滤波后的波形。

3、画出实用的分数率采样结构图，并给出滤波器的频谱特性。

4、为降低数字滤波器的要求，通常采用哪两种方法？
答：采用多相滤波器实现、采用多级级联方式实现。

5、请分别说出FIR滤波器的优缺点
FIR滤波器的缺点：1、FIR滤波器只有零点，而没有极点，因此不像IIR滤波器那样容易取得比较好的通带和阻带衰减特性2、对FIR滤波器而言，要得到较好的衰减特性，一般要求较高的滤波器。
FIR滤波器的优点：1、由于没有极点，因而系统总是稳定的，在设计时可以省略对字长效应的估计与控制，以及对系统稳定性的反复验证。2、容易实现线性相位，这对软件无线电这种宽带甚至超宽带的系统尤为重要。3、允许设计多通带滤波器。
6、半带滤波器的特性

第四章
1、基于采样方式的不同，软件无线电的组成结构哪几种，并分别画出框图：
答：1）射频全宽带低通采样软件无线电结构

2）射频直接带通采样软件无线电结构

3）宽带中频带通采样软件无线电结构。

2、数字变频器主要包含哪些结构？
答：1、数控振荡器(NCO numeric control oscillator)2、数字混频器3、数字滤波器
3、画出外差式接收机结构（画出数字混频，模拟混频），并说明该种结构的优缺点

²

优点：灵敏度高、选择性好、接收机增益分散于工作在不同频率的放大器上、中频部分可标准化，易于实现、整个系统性能良好。
缺点：需要高中频设置、需要高性能模拟滤波器，不能单片集成实现、由于是多变换结构，系统复杂度高、需要两个或两个以上的本振。
4、画出零中频接收机结构（画出数字混频，模拟混频），并说明该种结构的优缺点

优点：消除了中频部分，简化了接收机的结构，易于单片集成实现、大部分信号处理工作在较低的速率上，对处理器、的要求降低，并有助于降低系统的功耗、消除了相邻信道引起的镜像干扰问题，不再需要、由分立元件实现的模拟高Q值滤波器、只需要一个本振。
缺点：零频附近很不安全（直流失调、1/f 噪声、二阶失真）、需要高精度、宽带的正交变频设置、只有一级AGC，信号的动态范围相对较小。
5、对于直流失调采用的补偿手段有哪些？
答：1、频率调整（从本振泄漏角度入手）2、电容耦合（从消除直流信号角度入手）3、直流校准（从消除直流信号角度入手）。
6、画出两种低中频接收机结构，并指出其优点

优点：解决了零中频接收机的直流失调问题、减小了本振泄漏的影响、复杂度适中，比外差式低，比零中频高、同样具有模拟正交混频和数字正交混频两种结构形式、由于存在中频，因此需要抑制镜像信号，镜像信号抑制可以在正交下变频后，在较低的频率上完成，尽管镜像抑制能力要求仍较高，但总体实现难度比外差式接收机大幅降低了
7、图为哈特雷镜像抑制接收机，请分别写出AB点信号表达式，并分析哈特雷接收机是如何抑制镜像信号的。
A:
B:
8、在正交变频时，同相和正交两个支路的失配为什么会降低正交变频在防止原信号与镜像信号在变频后出现混叠方面的能力。给出一种正交失配的补偿方案并简要说明其原理。

答：当失配现象出现时，原来单正频率的本振信号会分裂成对称的正、负频率本振信号，不难看到，这个负频率的镜像本振信号会造成正交变频结构镜像信号抑制能力的下降。
第五章
一、软件无线电体系结构包括哪些部分。
答：软件无线电体系结构是实现软件无线电概念的具体设计结构，包括硬件、软件和接口协议等部分，是软件无线电技术的核心软件无线电体系结构具。
二、硬件体系结构按各功能模块连接方式划分为哪几种结构？
答：流水式结构、总线式结构、交换式结构、计算机和网络式结构
三、对常用数字处理器，请分别按照可重编程能力、处理速度快慢来排序。

四、影响数字信号处理能力的度量有哪些？
答：1、时钟频率：时钟频率越高，运算速度就越快
² 2、指令执行速度：以一条指令的执行时间(ns)或每秒钟执行的指令数目来度量
² 3、操作执行速度：以每秒钟进行的操作数目来度量。操作可分为定点和浮点，其单位有MOPS，MFLOPS和BOPS
² 4、乘法运算（MAC,乘法累加器）执行速度：以一次乘法运算的时间(ns)或每秒钟执行的乘加运算数目来度量
² 5、FFT运算执行速度：以运行一个N点FFT程序所需的时间来度量
五、软件无线电的软件部分应具有以下特点
答：具有良好的开放性，采用模块化结构、软件可重用：可以实现软件的“即插即用”
六、软件体系结构都包括哪些？
答：硬件特定的软件结构、开放的软件结构、面向过程的软件设计方法、面向对象的软件设计方法。
七、软件无线电可用的编程语言
答：汇编语言：可充分发挥硬件的性能优势，代码执行效率高、可读性、可修改性、可移植性和可重用性差，开发效率低、一般用于特殊场合，如对运算速度及实时性要求极高的场合。
高级软件语言：C语言：面向过程、C++ / Java语言：面向对象。
硬件描述语言：一种用形式化方法来描述数字电路和数字逻辑系统的语言、目前最主要的硬件描述语言有：VHDL和Verilog HDL

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