[发明专利]基于软件无线电滤波的无线传输装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种无线通信技术领域的装置及其方法，具体是一种基于软件无线电滤波的无线传输装置及其方法。

背景技术

随着无线通信技术的飞速发展，其在工业中的应用越来越广泛。但是，由于工业电网不稳定、工业现场高频振动、电弧等因素会对无线通信产生严重的干扰，极大地影响了工业无线通信的可靠性，因此无线通信过程中的滤波技术就显得尤为重要。

数字滤波器的实现一般有三条途径：(1)由通用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)芯片编程实现；(2)选用已有的专用滤波器芯片实现；(3)根据系统要求自行设计滤波器，并用FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)实现。随着数字通信高速率需求，对滤波器的运算速度的要求也愈来愈高。如果采用通用DSP来实现高速滤波器，则滤波过程将会占用DSP的大部分运算资源，使其很难承担其他运算任务。

软件无线电(SDR，Software Defined Radio)技术是近年来发展起来的一项新技术，它采用软件控制、数字信号处理的方式，来完成传统模拟无线电功能，可以使通信设备的性能提高，体积、重量和成本等大大降低。同时利用软件编程实现各种功能，使得通信设备更加灵活，并可以在后续的运行中不断增加新功能。因此，它以开放性的最简硬件为通用平台，尽可能地用可升级可重配置的应用软件来实现各种无线电功能，突破了传统无线电功能单一、以硬件扩展为核心的局限性。但如何应用软件无线电实现数字滤波功能，是目前尚待解决的技术问题。现有软件无线电的滤波方案多采用小波变换和傅里叶变换等时频分析方法，然而由于工业环境噪声的复杂性，无线通信信号具有非平稳特性，用傅立叶变换分析时变频率的信号会出现虚假信号和假频等缺陷，用基于傅立叶分析理论的时频联合分析也必然存在同样的局限，使这些方法很难用于处理工业无线信号。而能够表述出信号局部特征的经验模态分解-希尔伯特黄(EMD-HHT)方法则能够更好的分析非平稳信号，其分解过程相当于用窄带滤波器对信号进行自适应滤波，对于获取精确频谱、滤除噪声，有着重要的意义。

经对现有文献的检索发现，中国专利申请号为：200580031397.x，名称为“在多载波系统中改善信道估计的频域滤波”，提供了在无线通信过程中的频域滤波方法。中国专利申请号为：200810060066.4，名称为“一种应用于无线中程传感器网物理层的内插数字滤波器装置”，设计了基于FIR(Finite Impulse Response，有限冲击响应)和CIC(cascade integrator comb，积分梳状)滤波器的内插数字滤波模块。2005年大连理工大学硕士学位论文，论文名称为：软件无线电中高效FIR滤波器的研究与设计，该文献结合软件无线电多抽样率信号处理的基本理论设计窄带FIR滤波器，并对其进行了MATLAB仿真。以上三项技术涉及的滤波装置及其方法实现较为复杂，功能单一，而且扩展性和可重配置性较差，处理速度慢，占用的DSP资源多。

经对现有文献的检索又发现，中国专利申请号为：200920003500.5，名称为“一种无线传输装置”，提供了无线通信系统的结构。但是该技术中的无线通信装置没有考虑到外界干扰及消噪过程。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种基于软件无线电滤波的无线传输装置及其方法。本发明采用EMD(经验模态分解)方法将信号的低频噪声滤除，在保证滤波精度的同时可以确保无线信号传输的可靠性，且运算简单，处理速度快，占用DSP资源少，为无线数字信号在工业环境中可靠、稳定传输奠定基础。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及的基于软件无线电滤波的无线传输装置，包括：射频发射器、射频接收器、发射数字信号处理模块和接收数字信号处理模块，其中：发射数字信号处理模块与射频发射器相连传输数字信号，射频发射器与射频接收器无线相连传输无线模拟信号，射频接收器与接收数字信号处理模块相连传输模拟信号。

所述的发射数字信号处理模块实现信号的发射前的数字信号处理，包括：信号调制模块、数字上变频模块和D/A(数/模)转换器模块，其中：信号调制模块与数字上变频模块相连传输低频无线数字信号，数字上变频模块与D/A转换器模块相连传输中频无线数字信号，D/A转换器模块与射频发射器相连传输无线模拟信号。