信息社会中，作为信息载体的电磁频谱成为重要的战略资源。现代战役中对电磁频谱操控权的抢夺将决议战役态势的开展，一般称其为电子战。侦听接纳机在电子战中起着关键效果。民用中对电磁频谱的监测与办理也需求电子侦听接纳机。电子侦听和电磁频谱监测接纳目标都具有频段宽、信号品种多、通讯环境杂乱、先验常识少等特色。依据传统结构的侦听接纳机体积巨大、处理功用有限、智能化程度低、晋级困难、设备间兼容性差，无法满意现代社会以及现代战役的需求。软件无线电的基本思想[1，2]契合侦听接纳机侦听信号宽频段、多品种等特色，由软件界说的算法具有高度灵活性。现在在研的数字侦听接纳机大多依据软件无线电体系，世界市场上已有多种老练产品，例如澳大利亚万瑞公司的WR-G3系列接纳机。
国内的数字侦听接纳机研讨起步较晚，一起受器材水平的约束因此较为落后，接纳频段窄、接纳带宽有限。关于盲信号处理技能的研讨也处于起步阶段，现有的侦听接纳机仅能完结信号能量检测以及AM、FM解调，无法到达电子战的要求。
结合超大规模集成电路器材水平的前进，以及盲信号处理技能的前进，本文规划了一种依据软件无线电的数字侦听接纳机。该接纳机中心处理器选用TI公司的数字信号处理器TMS320C6416T芯片和Xilinx公司的现场可编程门阵列Virtex－II Pro 30；没有运用专用芯片，简化了体系结构，前进了体系灵活性；选用中频数字化计划，下降了对AD器材的要求；选用盲信号处理技能，完结了对当时常用的模仿调制、数字调制信号的类型区别、参数提取、解调等功用。
1 接纳机硬件体系结构
本文规划的侦听接纳机硬件体系功用框图如图1所示。
图1 硬件体系功用框图
1.1 射频前端
软件无线电体系射频前端信号处理有三种体系结构：射频低通采样、射频带通采样、中频数字化[1]。抱负的软件无线电体系选用射频低通采样结构。受器材水平的约束，现在的软件无线电体系大多选用中频数字化结构：先将射频信号由本振下变频到某一固定中频，例如10.7MHz，然后再进行AD采样，这样能够下降对AD器材的要求。本体系也选用这样的结构，如图1所示。射频前端选用日本ICOM公司的IC-R8500接纳机，如图1左虚线框。该接纳机接纳规模为200kHz～2GHz，10.7MHz中频输出。
1.2 自动增益操控（AGC）
因为信道的杂乱性、时变性以及信源的不确定性，接纳机收到的信号动态规模非常大，最大最小值可能会相差100dB乃至更大[3]。固定增益扩大电路无法满意需求，这时需求进行自动增益操控。自动增益操控电路包含扩大电路和检波电路两部分。
检波电路依据信号的幅值输出一电压信号，操控扩大电路的扩大倍数。传统接纳机大多选用三极管检波电路。依据软件无线电的接纳机能够选用数字办法检波，如图1所示。在AD采样之后，数据传给信号处理器材，由程序完结数字检波。在本体系中数字检波作业由FPGA完结。
现在常用的扩大电路有两种：别离器材扩大电路和集成扩大电路。用于中频信号扩大的集成扩大电路有Analog Device公司的AD603、Motorola公司的MC1490等。在信号带宽较宽时，大多选用别离器材电路。本规划计划中运用别离器材电路，选用NEC公司的MOSFET管3SK131作为扩大器材，该器材增益达23dB。选用ICOM公司的小型变压器LS476完结每级扩大电路信号的提取和阻隔，该变压器还能完结滤波效果，避免电路自激振荡。整个电路选用五级扩大，总扩大倍数超越110dB。扩大电路的一级如图2所示。
1.3 AD采样电路
AD采样电路是现在限制软件无线电体系的瓶颈之一。例如关于2.4GHz的蓝牙信号，假如进行射频低通采样，则需求4.8Gsps以上的采样频率，现在的AD芯片水平离这一要求还有相当大的间隔[1]。所以当时软件无线电体系大多选用中频数字化计划。AD芯片的采样频率与有用位数成反比联系。当时14bit的AD芯片水平到达105Msps的采样频率，如AD6645；12bit的AD芯片到达400Msps采样频率，如AD12400。本接纳机计划中选用Analog公司的AD6645芯片，该芯片有用位14bit，采样频率达105Msps，作业频段达200MHz。
AD芯片决议了侦听接纳机的接纳带宽能够到达52.5MHz。
1.4 数字下变频（DDC）
一般数字信号处理器材很难直接处理AD采样得到的高速数据流。一起数据流中的载波频率信息对信号的解调没有任何效果，所以需求去除数字信号中的载频，并进行抽样率改换以下降数据速率，该进程称做数字下变频(Digital Down Converter)。专用的数字下变频器材有Intersil公司的HSP50214B、Gray－Chip公司的GC1011系列等。Analog Device公司推出了集成AD采样功用与DDC功用的AD6654。
专用芯片处理带宽一般很有限，例如HSP50214B处理带宽最高982kHz，无法满意许多场合的要求，如3G信号。一起在软件无线电体系中，专用芯片越多体系灵活性越差。本接纳机计划中没有选用专用集成芯片，而是选用FPGA芯片完结数字下变频功用。本接纳机选用Xilinx公司的FPGA芯片Virtex－II Pro 30，运用了Xilinx公司的IP Core-Digital Down Converter V1.0，完结数字下变频功用。
选用了FPGA芯片后，大大增加了体系的灵活性。FPGA还完结了数字频率组成（DDS）功用，以供给AD芯片的采样时钟。数字包络检波也由FPGA芯片完结，一起FPGA芯片还承当了部分算法的核算作业，例如FFT改换、FIR滤波等。FPGA在体系中所在的方位及完结的功用如图1所示。
1.5 数字信号处理器(DSPs)
本接纳机中的数字信号处理器选用TI公司的TMS320C6416T，该芯片为依据90纳米工艺的定点型芯片，选用VLIW体系结构，内部包含8个处理单元，单指令周期1ns，处理才能达8 000MIPS。芯片内部有16KB的程序缓存区，16KB的数据缓存区，1 024KB的单周期RAM区。该芯片有丰厚的外设接口，包含Viterbi译码、Turbo译码、PCI通讯接口等。本接纳机体系选用了DSPs的PCI通讯接口完结与主机间的数据交换，如图1所示。
DSPs在本接纳机体系中承当了首要的信号处理核算使命。
2 处理算法
因为侦听目标为不知道信号，需求判别接纳信号的调制类型、频偏、数字信号的码元速率等，并对模仿信号进行解调。本接纳机选用盲信号处理算法完结这些功用，并假定侦听信号调集包含AM、FM、DSB、MFSK、MPAM、MPSK和MQAM。
首要剖析信号的功率谱，依据功率谱中是否存在线谱，别离出AM、MFSK信号。依据线谱之间的间隔能够判别出MFSK信号的码元速率。关于功率谱中无线谱的信号，求取信号的包络谱。假如信号的包络谱中存在线谱，则该信号为二维数字调制信号，线谱对应方位为码元速率点。假如不存在线谱，则该信号为模仿调制信号，包含FM、DSB。关于FM、DSB信号，可依据信号包络的崎岖状况区别出来。关于二维数字信号，依据信号n次方谱能够求出信号的载波频偏。例如关于QPSK信号，信号4次方谱中存在线谱，线谱的方位标明晰信号的频偏。在求出码元速率和载波频偏的前提下，对二维数字信号进行盲均衡，本体系选用依据高阶累积量的整数阶均衡办法。依据均衡后的星座图，选用极大似然法，判别出二维数字调制信号的调制类型[4]。算法处理流程如图3所示。
现在，对各种已知参数信号的数字解调算法现已比较老练，见参考文献[1]。关于盲信号处理算法的具体论说，见参考文献[4]。
3 体系调试
本接纳机体系的用户界面选用PC机完结，运用VC++言语编程，如图4所示。体系调试时，选用Agilent公司的E4438C作为信号源，发射无线信号。接纳天线选用%&&&&&%OM公司的AH-7 000天线，通讯频率433MHz。信号源发送信号调集内各种调制类型的信号，以测验体系的功用。图4为发送QPSK信号时，本体系的用户界面显现。图中上排左为信号功率谱，以别离AM、MFSK信号；中为包络谱，以估量码元速率，别离FM、DSB信号；右为信号N次方功率谱，以估量载波频偏。下排四幅图为盲均衡得到的星座图。
本文规划的数字侦听接纳机体系硬件体系结构简略，具有很强的灵活性、可扩展性，契合软件无线电体系要求。接纳频段200kHz～2GHz，接纳带宽52.5MHz。在盲信号处理算法的支持下，完结了调制类型辨认和相关参数辨识等功用。经过增加不同的解调算法能够完结多种信号的解调、解码功用。将多个该体系并联，能够完结空域信号处理等使命。
