【正文】 由于受N個(gè)采樣點(diǎn)的限制，濾波器的截止頻率不能任意選擇，為了能自由選擇，就應(yīng)該增加采樣點(diǎn)數(shù)N。 由頻域抽樣法設(shè)計(jì)的濾波器，在每個(gè)采樣點(diǎn)上，頻率響應(yīng)將嚴(yán)格與理想特性一致，而在采樣點(diǎn)之間的頻率響應(yīng)，則是由各采樣點(diǎn)的內(nèi)插函數(shù)延伸疊加來(lái)形成的，因此，如果各采樣點(diǎn)之間的理想特性越平緩，則內(nèi)插值就越接近理想值，逼近也就越好。4)驗(yàn)算技術(shù)指標(biāo)是否滿足要求。如果給出待求濾波器的頻響為，那么單位取樣響應(yīng)應(yīng)用式（225）求出。(1)窗函數(shù)法窗函數(shù)設(shè)計(jì)法的基本原理是:從所要求的理想濾波器的頻率響應(yīng)出發(fā)，經(jīng)過(guò)傅立葉反變換導(dǎo)出。FIR濾波器的設(shè)計(jì)步驟一般包括:（1）根據(jù)工程設(shè)計(jì)的要求，確定FIR濾波器的性能指標(biāo)。（2）h (n) =h(Nn1),N=偶數(shù)，推導(dǎo)情況和前面N=奇數(shù)相似，不同點(diǎn)是由于N=偶數(shù)，Hg(w)中沒(méi)有單獨(dú)項(xiàng)，相等的項(xiàng)合并成N/2項(xiàng)。如果滿足下式: （211）滿足(211)式為第二類線性相位。 FIR帶通濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)設(shè)數(shù)字濾波器的輸入為x(n)、輸出為y(n)，沖激相應(yīng)為h(n)，根據(jù)FIR濾波器的系統(tǒng)函數(shù)，可知它的數(shù)學(xué)表達(dá)式為: （26）在上節(jié)中曾提到，數(shù)字濾波器可以用兩種形式來(lái)實(shí)現(xiàn)—有限沖激響應(yīng)濾波器(FIR)和無(wú)限沖激相應(yīng)濾波器((IIR)。利用可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)FIR濾波器，由于實(shí)現(xiàn)的是硬件并行算法，因此特別適用于某些實(shí)時(shí)性要求高的場(chǎng)合。這些特點(diǎn)都非常適合數(shù)字信號(hào)處理中的濾波器設(shè)計(jì)的有效實(shí)現(xiàn)，并且它速度快，成本低，在過(guò)去的20多年的時(shí)間里，軟件可編程的DSP器件幾乎統(tǒng)治了商用數(shù)字信號(hào)處理硬件的市場(chǎng)。雖可采用多片擴(kuò)展來(lái)滿足，但會(huì)增加體積和功耗，因而在實(shí)際中受到一定限制。 （3）性能分析和計(jì)算機(jī)仿真上兩步的結(jié)果是得到以差分或系統(tǒng)函數(shù)或沖激響應(yīng)描述的濾波器。 長(zhǎng)度為T的濾波器(階數(shù)為N1)，計(jì)算量為N/2數(shù)量級(jí)。在工程實(shí)際中，這種指標(biāo)最受歡迎。第一種是絕對(duì)指標(biāo)。數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的基本步驟如下： （1）確定指標(biāo)在設(shè)計(jì)一個(gè)濾波器之前，必須首先根據(jù)工程實(shí)際的需要確定濾波器的技術(shù)指標(biāo)。這種濾波器一般需要用遞歸模型來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此有時(shí)也稱之為遞歸濾波器。在數(shù)字信號(hào)處理的許多領(lǐng)域中，常常需要濾波器具有線型相位，對(duì)FIR數(shù)字濾波器的沖激響應(yīng)h(n)施加一定的約束，就可以很容易地做到這一點(diǎn)。有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)濾波器有以下幾個(gè)特點(diǎn):(1)系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)h(n)在有限個(gè)n值處不為零。它們的系統(tǒng)函數(shù)為：N1階FIR濾波器 （24） N階IIR濾波器 （25）無(wú)限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)((IIR)濾波器有以下幾個(gè)特點(diǎn):（1）系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)h(n)是無(wú)限長(zhǎng)的。一般數(shù)字濾波器從功能上分類，也可以分成低通、高通、帶通和帶阻等濾波器。一類稱為經(jīng)典濾波器，即一般濾波器，特點(diǎn)是輸入信號(hào)中有用頻率和希望濾除的頻率成分各占不同的頻帶，通過(guò)一個(gè)合適選頻濾波器達(dá)到濾波的目的。所以，數(shù)字濾波器和模擬濾波器實(shí)現(xiàn)的功能相同，只是信號(hào)形式和實(shí)現(xiàn)濾波的方法不同。 值得指出的是，上述帶通采樣定理適用的前提條件是:只允許在其中的一個(gè)頻帶上存在信號(hào)，而不允許在不同的頻帶上同時(shí)存在信號(hào)，否則將會(huì)引起信號(hào)的混疊。Nyquist采樣定理討論了頻譜分布在(0,)上的基帶信號(hào)的采樣問(wèn)題,而在適用的軟件無(wú)線電模式,我們從中頻開(kāi)始全數(shù)字化,因?yàn)橛杏眯盘?hào)只是占據(jù)了整個(gè)中頻帶寬的一部分,所以如果將整個(gè)帶寬進(jìn)行采樣,不僅數(shù)據(jù)非常大,而且也包含很多無(wú)用信息,我們只需要進(jìn)行帶通采樣。由于軟件無(wú)線電所覆蓋地范圍一般都要求比較寬,作為軟件無(wú)線電,只有這樣寬的頻段才能有廣泛地適應(yīng)性,這也是它的最突出的特點(diǎn)之一。所以,軟件無(wú)線電首先面臨地問(wèn)題是如何對(duì)工作頻帶內(nèi)的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化,也就是如何對(duì)感興趣地模擬信號(hào)進(jìn)行采樣,這些既是最基本,但也是軟件無(wú)線電信道處理技術(shù)中最關(guān)鍵的問(wèn)題,對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)討論與闡述,為軟件無(wú)線電研究奠定了理論基礎(chǔ)。FIR數(shù)字濾波器是指用有限精度算法實(shí)現(xiàn)的,完成信號(hào)濾波處理功能的離散時(shí)間線性非時(shí)變系統(tǒng),其輸入是一組由模擬信號(hào)取樣和量化得到的數(shù)字量,其輸出是經(jīng)過(guò)變換得另一組數(shù)字量。在CCS開(kāi)發(fā)環(huán)境下,將通過(guò)軟件編程得到信號(hào)初始數(shù)據(jù),用DSP匯編語(yǔ)言程序進(jìn)行運(yùn)行軟件的數(shù)據(jù)接口,并實(shí)現(xiàn)在CCS下的數(shù)字濾波,將濾波后的數(shù)據(jù)通過(guò)圖形化界面反映出來(lái),以此評(píng)估DSP對(duì)不同信道的處理效果。論文將按照下面的描述進(jìn)行內(nèi)容的安排：第一章在分析軟件無(wú)線電的起源、研究現(xiàn)狀以及存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上,提出了本課題研究的目的與意義。硬件實(shí)現(xiàn)指的是根據(jù)數(shù)字濾波器的數(shù)學(xué)模型和算法,設(shè)計(jì)專用數(shù)字信號(hào)處理器,使計(jì)算程序全部硬件化。該系統(tǒng)選擇TMS320VC5509芯片為處理芯片，該芯片具有性能（最高可達(dá)到200MHz的處理速度）、功耗低、接口多、外設(shè)豐富的特點(diǎn)，其良好的開(kāi)發(fā)環(huán)境CCS，可以實(shí)現(xiàn)各種算法的仿真設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上，完成信道處理算法的仿真，并根據(jù)選擇的算法需求，選擇合適的外圍芯片，設(shè)計(jì)硬件平臺(tái)，在硬件平臺(tái)上完成軟件的設(shè)計(jì)，經(jīng)反復(fù)調(diào)試，使系統(tǒng)指標(biāo)符合要本論文在論述了軟件無(wú)線電技術(shù)的背景、研究現(xiàn)狀、國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r、以及它的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出了本課題研究的目的和意義,找出了信道處理技術(shù)的關(guān)鍵是在于對(duì)不同頻帶的信號(hào)進(jìn)行接收處理,亦即設(shè)計(jì)不同的濾波器在通用硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。、研究手段和可行性分析第一，濾波器的設(shè)計(jì)：軟件無(wú)線電信道處理的關(guān)鍵技術(shù)在于獲得不同信道的信息,這就要設(shè)計(jì)不同的濾波器,對(duì)數(shù)字化FIR濾波器的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了深入的研究,在其數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上,利用Matlab軟件進(jìn)行了不同信道參數(shù)提取和仿真。由于DSP處理能力的制約,在射頻完成信息的軟件處理,目前是非常困難的。對(duì)所傳送的模擬基帶信息,先通過(guò)A/D轉(zhuǎn)化為數(shù)字基帶碼,然后由數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)進(jìn)行處理,實(shí)現(xiàn)通信電臺(tái)的各種功能,最后經(jīng)寬帶D/A變換出符合要求的射頻信號(hào)。目前己取得一些重要研究成果,確定了各模塊應(yīng)滿足的性能指標(biāo)。其中,為了實(shí)現(xiàn)多波段、多模式的可編程軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu),FIRST項(xiàng)目做了大量研究,內(nèi)容涉及如何提供多媒體業(yè)務(wù)以及RF硬件和DSP信號(hào)處理算法。20世紀(jì)80年代,美國(guó)率先在軍事系統(tǒng)中開(kāi)始了軟件無(wú)線電的研究、開(kāi)發(fā)和試驗(yàn)。20世紀(jì)80年代,美國(guó)率先在軍事系統(tǒng)中開(kāi)始了軟件無(wú)線電的研究、開(kāi)發(fā)和試驗(yàn)。但目前國(guó)內(nèi)的研究多處于試驗(yàn)階段,尚未有比較成熟的軟件無(wú)線電產(chǎn)品問(wèn)世。目前我國(guó)正在研究開(kāi)發(fā)第二代同步軌道航天測(cè)控設(shè)備的方案中,其核心就是引入軟件無(wú)線電技術(shù),采用其綜合基帶模式、大規(guī)模地簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu),極大地提高了系統(tǒng)地靈活性、可靠性和可維護(hù)性。試驗(yàn)平臺(tái)由一些硬件(包括射頻部分,以及由FPGA等實(shí)現(xiàn)的中頻部分)和帶有NIC的高速局域網(wǎng)組成。在0996年10月,我國(guó)通信“863”首先立項(xiàng),開(kāi)始了對(duì)軟件無(wú)線電的小規(guī)模探索,九五期間,該技術(shù)已成功地在某型號(hào)軍用單兵短波數(shù)字通信系統(tǒng)中得到應(yīng)用。模擬體制與數(shù)字體制并存,TDMA體制與CDMA體制共存。這種電臺(tái)是可用軟件實(shí)現(xiàn)的,如果要實(shí)現(xiàn)新的業(yè)務(wù)或調(diào)制方式只要增加一個(gè)新的軟件模塊即可。各個(gè)體制之間互不兼容,各自使用的電臺(tái)功能單一,這使得軍隊(duì)面臨頻帶擁擠的狀況。面對(duì)這個(gè)問(wèn)題,國(guó)際上已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究。對(duì)課題“軟件無(wú)線電信道處理的DSP實(shí)現(xiàn)”的研究背景及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了廣泛的調(diào)查研究，對(duì)課題設(shè)計(jì)所涉及的關(guān)鍵技術(shù)有了較為深刻的認(rèn)識(shí)，計(jì)劃并最終明確了課題應(yīng)該完成的任務(wù)，設(shè)計(jì)出合理的思路，研究可行的手段，直至完成論文。首先分析了軟件無(wú)線電中的采樣定理、數(shù)字濾波器理論、不同頻段FIR濾波器的設(shè)計(jì)方法。關(guān)鍵詞：軟件無(wú)線電 信道 數(shù)字信號(hào)處理 FIR濾波器SDR Channel　Processing　Based　On　DSPAbstract The basic concept of software radio is that hardware is the basic platform of wireless munication. More and more function of personal munication is realized by radio is the design of wireless munication which realizes the hardware connection by software. The papermainly studies the processing technique of different channels in SDR (Software Defined Radio). The key technique is to design digital filters of different frequency bands to receive the information of different channels. Based on founding the model of SDR channel processing use MATLAB to realize the design of FIR filters by setting different parameters and transfer the arithmetic to DSP software design. After that use CCS to simulate the FIR filter. The effect can reach the demand of channel processing for SDR.Key words SDR channel DSP FIR filter引言以現(xiàn)代通信理論為基礎(chǔ),以數(shù)字信號(hào)處理為核心,以微電子技術(shù)為支撐的軟件無(wú)線電自從1992年由JooMitola提出以來(lái),在最近幾年取得了引人注目的進(jìn)展,引起了包括軍事通信、個(gè)人移動(dòng)通信、微電子以及計(jì)算機(jī)等電子領(lǐng)域的巨大關(guān)注和廣泛興趣。軟件無(wú)線電的基本概念是把硬件作為無(wú)線通信的基本平臺(tái)，把盡可能多的個(gè)人通信功能用軟件實(shí)現(xiàn)，是一種用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)物理層連接的無(wú)線通信設(shè)計(jì)。它使得通信體制具有很好的通用性、靈活性和可配置性,并使系統(tǒng)互聯(lián)和升級(jí)變得容易。通過(guò)本課題的研究，掌握軟件無(wú)線電信道的DSP實(shí)現(xiàn)方法，重點(diǎn)研究軟件無(wú)線電中的信道處理算法，通過(guò)仿真，選擇合適的濾波算法，并構(gòu)建基于DSP的硬件平臺(tái)，使算法在硬件平臺(tái)的運(yùn)行結(jié)果達(dá)到SDR的信道處理要求。本論文重點(diǎn)研究了軟件無(wú)線電中不同信道的處理技術(shù),其技術(shù)關(guān)鍵在于構(gòu)建不同頻段的數(shù)字濾波器及進(jìn)行不同信道信息的接收處理。通過(guò)本課題的研究，掌握軟件無(wú)線電信道的DSP實(shí)現(xiàn)方法，重點(diǎn)研究軟件無(wú)線電中的信道處理算法，通過(guò)仿真，選擇合適的濾波算法，并構(gòu)建基于DSP的硬件平臺(tái)，使算法在硬件平臺(tái)的運(yùn)行結(jié)果達(dá)到軟件無(wú)線電的信道處理要求。面對(duì)多種通信體制并存、各種標(biāo)準(zhǔn)層出不窮和頻率資源缺乏的現(xiàn)狀,以硬件為主的傳統(tǒng)的通信體制已難以適應(yīng):出于各種新標(biāo)準(zhǔn)的射頻載波頻率和調(diào)制方式不同,限制了設(shè)備間的互通和兼容,造成了資金大量浪費(fèi)和重復(fù)投入。隨著通信技術(shù)的發(fā)展,在軍事通信領(lǐng)域,各軍兵種之間使用了不同的通信體制,應(yīng)用不同的頻段、波形和調(diào)制方式,完成各自的通信任務(wù)。1992年5月,在美國(guó)電信系統(tǒng)會(huì)議上,MITRE公司的JoeMitola首次提出了軟件無(wú)線電的概念,其核心思想是:構(gòu)造一個(gè)具有開(kāi)放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺(tái),將各種功能,如工作頻率、調(diào)制解調(diào)類型、數(shù)據(jù)格式、加密模式、通信協(xié)議等用軟件來(lái)完成,并使寬帶刀D和D/A轉(zhuǎn)換器盡可能地靠近天線,以研制出具有高度靈活性、開(kāi)放性的新一代無(wú)線通信系統(tǒng)。在民用方面,縱觀當(dāng)前的通信市場(chǎng),多種通信體制并存,新體制不斷涌現(xiàn)。、水平和發(fā)展趨勢(shì)國(guó)內(nèi)對(duì)軟件無(wú)線電技術(shù)的研究,開(kāi)始于1995年美國(guó)第一臺(tái)高水平的軟件無(wú)線電系統(tǒng)SPEAKeasy問(wèn)世。在自然科學(xué)基金地項(xiàng)目中,我國(guó)將開(kāi)展軟件無(wú)線電地基礎(chǔ)性和應(yīng)用性研究,并以蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的多模平臺(tái)為背景,重點(diǎn)研制支持兩種制式以上的個(gè)人通信接收機(jī)的軟件無(wú)線電平臺(tái)。觀看軟件無(wú)線電試驗(yàn)平臺(tái)的現(xiàn)場(chǎng)演示后,專家組經(jīng)認(rèn)真討論,一致認(rèn)為:該課題在基礎(chǔ)理論及試驗(yàn)平臺(tái)研究方面取得了重要進(jìn)展,其研究成果在軍事和名用領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。進(jìn)