以无线通信基础对数字信道化技术的研究
摘要：数字信道化在无线通信系统中有着重要的作用，是无线通信领域的核心技术之一。无线通信技术在不断发展的同时，也面临着一些阻碍和困境，例如信道划分和分配等。一般情况下，进行信道划分时要考虑到载波频率、带宽等多种因素，并要根据已知的信号进行划分。文章对数字信道化技术的划分方式进行了研究，并分析出一种机构体系，通过在计算机中进行模拟验证，证明这种结构可以运用于实践。
关键词：无线通信；数字信道化；研究
中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：1673-1131（2015）10-0189-01.
引言
随着科学技术的不断发展，无线通信行业正处于高速发展中，但同时在技术上也出现了一定的困难和障碍。例如如何对无线系统的信号通道进行划分、分配等。无线通信的信道具备一定的特殊性，要根据不同信号频段的载波频率、带宽等进行均匀与不均匀的划分。本文以无线通信基础，分析了数字化模型结构，研究出了一种保证无线信号顺畅运行的结构体系。
1 无线信号信道划分
根据输入信号的形式不同以及采用的频带区别，可以均匀地分为 K 个带域，在不同的带域中可以对数据进行独立的处理。这种信道划分的方法可以让多个通道各自独立工作，整理数据，有着处理速度快、效率高、时间短的特点。
2 数字化高效系统推导
将输入的信号设为（s n），信道数设为 K，根据结构可以得出 k 路的输出信号为 yk（m）={[s (n)*ej kn]}。那么第 k 路信道的调制频率可以得出 k={k- （2K-1）/4}*2 /K，其中 k=0,1……K-1。
3 宽带数字信道化接收机现状
3.1 宽带数字信道化现状
目前能够满足大多数人要求的接收机大多是可编程门阵列和数字信号处理技术的数字信道化接收机。这种接收机具备独特的优势，例如具备瞬间宽带、动态范围较大、可以同时处理多个不同的信号、捕捉监视范围中的所有可监视信号。因此，宽带接收机在数字信道化技术中应用较为广泛。
但是，随着高性能芯片的推广以及数字器件的迅速发展，传统的数字信道化接收机已经难以满足时代发展的需求。
3.2 基于多相快速傅里叶变化的新型数字信道化结构为了使数字信道化发展契合时代需求，基于多相快速傅里叶变化的新型数字信道化结构提出。和传统的信道化结构相比，这种信道化结构能够通过实时并行滤波的方式对信号进行检测，使整个数字信道化结构更加简单、高效，实用性更强。整个结构中的运行模式是流水线模式，通过插值法或经过多次测量，对平均值进行计算等方法保证信号的精确度，提高信道化结构的运行效率[1]。
3.3 数字信道化接收机模拟设计
通过 FPGA 和 DSP 器件对瞬间带宽进行设置，采样率为fs。例如 640MHz 的宽带数字雷达侦察接收机的样机。对基于多相快速傅里叶变换的数字信道化结构算法进行模拟，得出接收机接受信号后处理的大致过程。为了让数据率有效降低，可以使用正交下变频结构，将其应用于前段射频部分，零中频信号输出中有两部，为I/Q，通过每秒 8 位模式的 2 个最高采样率为 640 万样本转换器件在 A/D 部分。为了保证时域分辨率可以得到最大程度的提高，在系统流水线式运行时，选择并行处理的 4 块多相快速傅里叶变换的新型数字信道化结构模块。
根据相应的数据可以得出，每帧的数据长度为 N，N=128。在每一块多相快速傅里叶变化的数字信道化结构中，将路段设备p，p=8；在每个路段中选择一个 16 点的快速傅里叶变化数字信道化结构器件，设为 q，得出 q=16；其中，每两个这种信道化结构中的两帧之间，有 64 个重叠的点数据，而不同的结构模块之间的工作方式都是流水线，因此有 16 个点的流水深度，也就是说只有 16 个不重复的数据在两个数据帧之间。根据相关公式，整个系统的时间分辨率为T=16ts=16/640MHz=25ns，频率分辨率为 f=fs/N=5MNz，由于多个模块之间可以进行并行工作，因此在 FPGA 模块中的信号处理时间也就是在多相快速傅里叶变化的数字信道中的处理时间，TR=64ts=64/640MHz=100ns，FPGA 模块中的数据输出率和每个信道化结构模块中的路段输出率相等。
根据系统性能的要求，各项指标基本上要达到以下的标准：首先，瞬时带宽到达到 640MHz，一般情况偏差要控制在0.5MHz 内；时域分辨率一般在 25ns。在进行测量时，要经过多次测量并对数据进行求平均数计算，一般情况下样本数据要在 25 个左右，而且要是同一个辐射源脉冲序列的时频参数，通过这种方法，可以有效提高测量的精确度，提高的精确度大概在 0.1MHz左右，其实际数据会受到频谱幅度测量精度的影响，时域精度一般会提高 5ns 左右。
在无线通信系统中，数字信道化是关键的技术，通过计算机的模拟运算，减少了计算量，提高了系统的运行效率，可以提高工作效率，对无线通信技术起到了支撑作用，在实践中应用较为方便快捷，具备一定的实践意义[2]。
参考文献：
[1] 刘晔,马纯清,文敏. 以无线通信基础对数字信道化技术的研究[J]. 科技创新与应用,2015(13):69.
[2] 付俊平.基于无线通信的数字信道化技术研究[J]. 信息与电脑(理论版),2013(5)80-81.
作者简介：赵富安,天津人，工程师。
