【正文】 (43)調制信號可以分別“寄生”在已調信號的振幅、頻率和相位中,相應的調制就是調幅、調頻及調相這三大類調制方式,由于頻率與相位有著一定的關系,為便于分析,可將上式改寫為: (44)式中表示載波的角頻率。載波可以是正弦波或脈沖序列，以正弦型信號作為載波的調制叫做連續(xù)波調制。用單音信號進行調幅時,其表達式可改寫為: ,其中為調制信號,為調制指數(shù),它的范圍在(0,l)之間,如果l,已調波的包絡會出現(xiàn)嚴重的失真效果,但不能恢復到原來的調制信號的波形,也就是說，會產生過量的調幅。調制信號的信息包含在I(t)和Q(t)內。每個調制算法中的軟件模塊的形式，以產生調制信號，只需調用相應的模塊。如果算法運算量太大不能在硬件上實時運行,則必須重新修改或簡化算法。應用系統(tǒng)的其它軟件可以根據實際情況進行調試。而DSP硬件的設計主要是根據系統(tǒng)要求選用合適的器件,設計系統(tǒng),作出系統(tǒng)原理圖,檢查無誤確認后,最后進行硬件的調試。在實時性要求比較高的場合仍采用匯編語言。根據要求寫出任務說明根據任務確定技術指標確定DSP及外圍芯片總體設計確定軟硬件分工軟件設計說明軟件編程和調試系統(tǒng)集成硬件設計說明硬件硬件調試 DSP總體設計流程圖系統(tǒng)測試首先采用高級語言或MATLAB等對算法進行仿真,確定最佳算法并初步確定參數(shù),對系統(tǒng)中的哪些功能用軟件實現(xiàn),哪些功能用硬件實現(xiàn)進行初步的分工。(2)由采樣的算法所需最大時間及系統(tǒng)對實時程度的要求判斷系統(tǒng)能否完成工作。在設計任務書中,應該將系統(tǒng)要達到的功能描述準確、清楚。因此處理后的信號每幀有160個點，幀移為80點。由于這里只使用了一個AIC23B 芯片，因此只激活第一個slot，每接收（或發(fā)送）一幀信號，即收到AIC23B傳輸過來的一個字，此時的XDATA（或 RDATA）被置1，并觸發(fā)一個EDMA通道開始數(shù)據傳輸。TLV320AIC23B 的工作模式共有 4種，分別是Right justified，Left justified， IS Modes， DSP Mode。LRCIN：數(shù)據口 DAC 輸出的幀同步信號。 McASP 包括發(fā)送部分和接收部分，兩者是可同步運行或者相互獨立。在TI的很多DSK和EVM上都使用。TLV320AIC23是一款高性能的立體聲音頻芯片，內置耳機輸出放大器，支持MIC和LINE IN兩種輸入方式（二選一），且對輸入和輸出都具有可編程增益調節(jié)。并且只要這些專用硬件是通用的而且可以由軟件控制,這種硬件與DSP的混合結構仍然符合軟件無線電系統(tǒng)的設計要求。這種方案用軟件編程來實現(xiàn)用戶改變參數(shù)或波形，而無需重新設計和建立無線電設備，可以實現(xiàn)各種通信系統(tǒng)的互聯(lián)互通，覆蓋不同的頻段，以支持不同的通信格式、網絡、調制、編碼等。該系統(tǒng)具有很好的兼容性，通用性和開放性。這種方案，開放性強，可實現(xiàn)通過軟件編程參數(shù)或波形的變化，而不用重新設計一個新的硬件平臺，可以實現(xiàn)各種通信系統(tǒng)的互聯(lián)互通，覆蓋不同的頻段，以支持不同的通信格式，網絡，調制和解調，編碼和解碼方法。表 四種硬件平臺方案特點比較性能方案 功能尺寸成本現(xiàn)場可編程性系統(tǒng)擴張性開發(fā)難度通用DSP多適中較低強好一般ASIC一般大高無好較難FPGA少小較高強較好難計算機工作站很多很大很高強很好很難考慮到 DSP 的通用性、靈活性和開發(fā)調試方便容易等特點，所以本系統(tǒng)選用以DSP 為核心的硬件系統(tǒng)作為軟件無線電系統(tǒng)的設計研究平臺。選擇什么樣的編程取決于對系統(tǒng)資源的緊張程度。但也與使用軟件控制的數(shù)字無線通信之間的重要區(qū)別。因此,為減小DSP的工作壓力可以采用專用的、高編程的硬件來完成高速的濾波和處理,當然，這些專用的可編程硬件是常見的，這種混合的DSP的軟件無線電結構仍能滿足設計要求。這也是軟件無線電技術多模塊實現(xiàn)思想的具體體現(xiàn)。軟件無線電系統(tǒng)的硬件平臺的實現(xiàn)方案主要有四種:DSP方案、FPGA方案、ASIC方案以及計算機工作站方案。TMS320DM642采用第二代高性能、先進的超長指令字veloci ，使得此款DSP成為數(shù)字媒體解決方案的突出產品，它不僅擁有高速控制器的操作靈活性，而且還具有陣列處理器的數(shù)字處理的能力，TMS320DM642的外圍集成了非常完整的音頻、視頻和網絡通信的接口[14]。如果有功能強大的開發(fā)工具，如 C 語言支持，則會大大縮短開發(fā)周期。如果選用價格昂貴的 DSP 芯片，即使性能再高，其應用范圍也會受到限制，尤其是民用產品。 （1）芯片的運算速度和精度運算速度是 DSP 芯片的一個最重要的性能指標，也是選擇芯片時所要考的一個主要因素。若在時鐘頻率范圍內的任何時鐘頻率上 DSP 芯片都能正常工作，只有計算速度的變化而沒有性能的下降，則為靜態(tài) DSP 芯片。浮點 DSP 芯片動態(tài)范圍大，運算精度高，在高性能實時信號處理系統(tǒng)中有廣泛應用。數(shù)據以定點格式工作的 DSP 芯片稱為定點 DSP 芯片。換句話說，DSP產業(yè)依賴于通信技術和通信市場。成就這一進展的前提條件就是DSP每MIPS價格目標已設定為幾個美分或更低。到90年代，多家公司躋身DSP領域與TI進行市場競爭。 第一階段，DSP只是意味著數(shù)字信號的處理。因此，決定采用寬帶中頻帶通采樣軟件無線電結構的設計方案。寬帶中頻帶通采樣軟件無線電結構與現(xiàn)在所采用的中頻數(shù)字化接收機的結構是差不多的，兩者都采用了多次混頻的體制或者超外差的體制。但目前來看，受器件水平的限制，要以這種結構實現(xiàn)寬頻帶（2GHz）是不可能現(xiàn)實的，即使從長遠看實現(xiàn)的難度也是非常大的。在輸入端利用模擬的混頻器將高頻信號搬至中頻附近，在輸出端也利用模擬的混頻器將中頻信號搬至高頻段。這樣無線通信新系統(tǒng)、新產品[11]的開發(fā)將逐步轉到軟件上來,而無線通信產品的價值將越來越多地體現(xiàn)在軟件上,提高了系統(tǒng)的靈活性。帶通濾波器低噪放大器A/D變換基帶信號處理DSP 理想的軟件無線電接收機結構,但是由于目前的一些技術原因所以很難實現(xiàn)。系統(tǒng)工作時,在發(fā)射通道上,信源或者基帶數(shù)字信號流入DSP系統(tǒng),通過DSP系統(tǒng)的處理,輸出期望的信號。第四章重點介紹了軟件無線電平臺的軟件實現(xiàn)，是通過信號的 AM 調制與解調算法的實現(xiàn)，從而完成簡單的信息傳遞。 本論文的主要工作安排本文研究的是基于DSP的軟件無線電系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，以 DSP 為核心，構建一個硬件平臺，使接受的信號經過各個模塊處理后發(fā)射出去，從而構成一個簡單的軟件無線電通信系統(tǒng)。在基于DSP硬件平臺下的軟件無線電系統(tǒng)中，數(shù)字信號處理器是整個軟件無線電系統(tǒng)的靈魂和心臟。近年來,軟件無線電技術倍受關注,被認為是未來通信乃至未來無線電技術的發(fā)展方向。根據所需功能的要求，選用合適的軟件模塊。最后，為了實現(xiàn)現(xiàn)有的標準或規(guī)定的標準，根據軟件無線電系統(tǒng)，一個通用的硬件平臺上運行它通過簡單地改變軟件，以適應任何無線電接口的未來發(fā)展[9]。這樣一來,就需要應用到中頻寬帶A/D變換技術。通過這些年的發(fā)展，軟件無線電快速顯示出其重要性，成為區(qū)域和全球提供高性能通信的第三代移動通信的基石。北京信威通信技術股份有限公司已經利用軟件無線電技術和智能天線技術研制出了時分碼分多址(SCDMA)基站及相應的通信系統(tǒng)。SDR是軟件無線電的各項關鍵技術發(fā)展演進的產物，能夠控制和配置處理單元，將驗證理想的軟件無線電的基礎結構。事實上，軟件的關鍵是了解無線電的概念，硬件為基礎的軟件無線電平臺，這個平臺具有模塊化和標準化的特點，具有最高配置可以被重新定義或配置的能力。1998年設立的SDR論壇將軟件無線電的概念發(fā)展成為軟件定義無線電，在一般的硬件結構下，使用軟件來定義硬件系統(tǒng)的功能，從而使相同的硬件組件，通過軟件的定義來生成具有不同功能的器件[6]。世界各大通信廠商都表示了即將在移動通信領域開發(fā)軟件無線電終端和網絡設備。在這樣一個思想的指導和影響下，美國進行了Speakeasy一期工程的研究，并在1994年8月成功研制出無線電樣機。各個體系系統(tǒng)之間，每個系統(tǒng)使用一個單一的電臺功能，使軍隊面臨著一個頻帶擁擠的狀況。面對這個問題，國際上已經進行了大量的研究。軟件無線電技術應用于移動通信領域，可以節(jié)省大量移動通信網絡的改造成本，而且還縮短周期的應用程序。本文提出了一種基于DSP的軟件無線電系統(tǒng)的一般結構特點，給出了軟件無線電系統(tǒng)中采用的總體結構。各種波形的實現(xiàn)與軟件，其中包括頻率范圍，調制信號，數(shù)據類型和通信協(xié)議，安全的關鍵?；贒SP的軟件無線電系統(tǒng)設計與實現(xiàn)Design and Realization of the Software Radio System Based on DSP 目 錄摘要 1引言 3第一章 緒論 4 4 4 5 6 6 7 7 本論文的主要工作安排 8第二章 軟件無線電系統(tǒng)結構介紹與DSP芯片選擇 9 9 10 10 DSP的發(fā)展 11 12 12 13 DPS芯片TMS320DM642 1軟件實現(xiàn)的選擇 15第三章 系統(tǒng)硬件設計 19 系統(tǒng)總體方案概述 19 A/D 轉換器 20 硬件設計 20 21第四章 系統(tǒng)軟件的設計與實現(xiàn) 23 DSP系統(tǒng)的設計和實現(xiàn) 23 調制算法及其DSP實現(xiàn) 24 24 AM調制算法及其DSP實現(xiàn) 25 26 26 AM解調算法及其DSP實現(xiàn) 27 數(shù)字濾波器的選擇與實現(xiàn) 28 28 29 AM調制解調實現(xiàn)分析 29結 論 31致 謝 32參考文獻 33基于DSP的軟件無線電系統(tǒng)設計與實現(xiàn)摘要 隨著無線通信技術的高速發(fā)展，不同無線通信系統(tǒng)間的難以兼容就成了急需解決的問題，軟件無線電技術正是適應這種需求。軟件無線電是基于一個開放的，標準化，模塊化，通用平臺。軟件無線電系統(tǒng)是建立在DSP硬件平臺的。將模塊化，標準化的硬件單元，以總線的方式連接構成一個通用的硬件平臺和軟件加載各種無線通信功能的實現(xiàn)通過一個開放的體系結構。面對各種各樣的通信系統(tǒng)共存，無盡的各種標準的頻率資源缺乏的現(xiàn)狀，已經難以適應傳統(tǒng)的基于硬件的通信系統(tǒng)：由于在不同的各種新的標準的射頻載波頻率和調制的方式影響下，限制的移動設備向兼容性和互操作性，造成浪費和重復投入大量資金[l]。隨著時代的發(fā)展，通信技術在軍事通信領域，各分支機構之間使用不同的通信系統(tǒng)，應用程序的不同頻段、波形和調制，來完成他們的通信任務[3]。最初在1992年5月，美國電子系統(tǒng)的會議上，MITRE公司的Joseph Mitola第一次明確提出了軟件無線電的基本概念，其核心思想就是將寬帶A/D與D/A盡可能的靠近天線，用軟件實現(xiàn)更多的無線電功能。1998年6月，歐洲委員會與SDR論壇(Softw