论文研究-OFDM系统中频数字接收机的工程实现 .pdf
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2019-08-18
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中国科技论文在线
OFDM 系统中频数字接收机的工程实现
刘晓明，虢正兵
重庆大学 通信工程学院，重庆（400030）
E-mail: guozhengbingooo@126.com
摘 要：本文对带通欠采样数字正交解调进行了详细的数学推理，并介绍了一种数字中频接
收机的工程实现办法，该数字接收机具有较大的动态范围，较高的
QI, 输出精度，采用的
是带通欠采样进行中频采样，数字滤波法进行数字正交相干解调。介绍了传统模拟接收机的
不足和数字接收机的优点，根据本课题的技术指标要求进行了中频数字接收机的设计，包括
中频放大电路和数字控制 VGA，数字中频 A/D 采样和数字相干解调。结果表明，两路信号
幅度的误差<0.4%, 相位的正交误差<0.4%，满足了设计指标要求，技术指标明显由于传统的
模拟接收机。
关键词：带通欠采样；数字正交相干解调；中频数字接收机
中图分类号：TN85
项目编号：JW20*2007052
1 引言
在 OFDM 系统中，通常要将下变频得到的中频 OFDM 信号进行中频载波解调，得到复
基带信号，然后对其处理来获取信息，因此，
QI, 通道的幅相误差是影响系统性能的重要
因素。传统的获取
QI / 信号的方法：输入信号与模拟混频器相乘实现频移，经过低通滤波
后变成模拟的
QI / 信号，再经
DA/
采样得到数字基带信号。这种模拟混频正交解调方法很
难保证正交两路具有精确的幅度一致性和相位正交性，从而引入不希望的镜频分量。并且，
模拟元件的老化特性随时间变化，难以控制。此外，模拟接收还有一个缺点是每个通道需要
一个
DA/
转换器，两个通道之间
DA/
的差异将进一步降低接收机的性能
[1]
。在这种背景
下，数字化的中频采样和正交相干解调得到了广泛的研究与应用。它能极大程度地提高
QI /
两路信号幅度的一致性和相位的正交性。
数字化的中频采样和正交解调有以下几方面的优点：（1）数字下变频几乎可以做到绝
对正交；（2）数字电路元件的一致性好，基本可以消除温漂和非线性失真问题；（3）动态
大，线性度高；（4）成本低﹑体积小﹑重量轻﹑生产与调试方便
[2]
。
2 带通欠采样数字化正交解调原理
带通欠采样数字化正交解调原理就是：将模拟高中频信号 )(tf 首先经过
DA/
变换器欠
采样数字化为低中频
)(nf ，然后用数控振荡器（NCO）产生的两路本振信号分别与 )(nf 进
行数字混频，再通过 FIR 数字低通滤波，得到所需的复基带信号。下面分别在时域和频域对
解调过程进行详细的分析。
OFDM 中频信号是一个窄带过程，其表达式为：
)))()(Re(()(
00
2
ϕπ
+
+=
tfj
etjQtItf (1)
经过带通欠采样后为
)))()(Re(()(
00
2
ϕπ
+
+=
s
nTfj
sss
enTjQnTInTf
)))()(Re((
01
)(2
ϕπ
++
+=
ss
nTffj
ss
enTjQnTI
)))()(Re((
01
2
ϕπ
+
+=
s
nTfj
ss
enTjQnTI (2)
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