【正文】 構(gòu)的形成及綜合素質(zhì)的全面培養(yǎng)。 畢業(yè)設(shè)計(論文)的特點與功能 （1）畢業(yè)設(shè)計的特點與功能 ①畢業(yè)設(shè)計的特點 高等院校學(xué)生畢業(yè)設(shè)計具有設(shè)計內(nèi)容的科學(xué)性、設(shè)計思想的新穎性、設(shè)計表述的規(guī)范性、設(shè)計條件的約束性、設(shè)計過程的綜合性、設(shè)計結(jié)果的實用性等工程設(shè)計的特點外，還具有畢業(yè)設(shè)計任務(wù)的確定首先考慮教學(xué)基本要求、畢業(yè)設(shè)計時間的限定性及學(xué)業(yè)的規(guī)定性、畢業(yè)設(shè)計是在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨立完成的等特點。 畢業(yè)設(shè)計(論文)的基本概念 （1） 畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)涵 畢業(yè)設(shè)計是高等學(xué)校應(yīng)屆畢業(yè)生，畢業(yè)前接受課題任務(wù)，所進行的設(shè)計過程，并取得其設(shè)計成果。田老師和藹的笑容如春風(fēng)化雨，滋潤人心，在她的指導(dǎo)下做畢業(yè)設(shè)計，我非常的榮幸。論文中設(shè)計的軟件無線電模型十分簡單，下一步可以在此基礎(chǔ)上設(shè)計更接近理想中頻帶通無線電系統(tǒng)，使A/D更接近天線，信號載波更接近實際應(yīng)用的中頻頻率。由于受到硬件性能如A/D、D/A及DSP芯片處理速度的限制,目前的軟件無線電系統(tǒng)中多采用折中的方案來實現(xiàn)的,增加了專用的數(shù)字變頻器或者運行數(shù)字變頻的算法,使射頻信號變頻到中頻去,然后再進行基帶的信號的處理,這樣的軟件無線電系統(tǒng)又被稱為“軟件定義無線電”,它并不是真正意義上的軟件無線電。如果按照傳統(tǒng)的設(shè)計方法，每個需要實現(xiàn)了模塊化設(shè)計，硬件電路，然后是通信設(shè)備，或者如果你想要兼容幾十調(diào)制，然后將電路非常復(fù)雜，而且無法隨需求來進行擴展。循環(huán)緩沖器的尾地址（EOB）是通過用BK 的低 N 位代替 ARx 的低 N 位所得到的。匯編指令系統(tǒng)中，其循環(huán)尋址方式可以很方便的實現(xiàn)以上設(shè)計思想。FIR濾波器的實現(xiàn)方法有很多，本論文采用了系數(shù)對稱 FIR 濾波器的實現(xiàn)方法。數(shù)字濾波器可分為有限沖激響應(yīng)(FIR)和無限沖激響應(yīng)（IIR）。這不僅是最基本的軟件無線電是最關(guān)鍵的問題，下面進行詳細(xì)討論和闡述。對信號進行正交分解,得到同相、正交分量,同相分量為,正交分量為,有,可知對同相和正交分量平方之和開方再減去直流分量就可以解調(diào)得到調(diào)制信號。NCOS（n）LPFLPF解調(diào)算法解調(diào)輸出Cos（w）Sin（w） 數(shù)字正交解調(diào)的實現(xiàn)框圖己調(diào)信號的數(shù)字表達式為: (43)調(diào)制信號可以分別“寄生”在已調(diào)信號的振幅、頻率和相位中,相應(yīng)的調(diào)制就是調(diào)幅、調(diào)頻及調(diào)相這三大類調(diào)制方式,由于頻率與相位有著一定的關(guān)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(diào)制叫做連續(xù)波調(diào)制。用單音信號進行調(diào)幅時,其表達式可改寫為: ,其中為調(diào)制信號,為調(diào)制指數(shù),它的范圍在(0,l)之間,如果l,已調(diào)波的包絡(luò)會出現(xiàn)嚴(yán)重的失真效果,但不能恢復(fù)到原來的調(diào)制信號的波形,也就是說，會產(chǎn)生過量的調(diào)幅。調(diào)制信號的信息包含在I(t)和Q(t)內(nèi)。每個調(diào)制算法中的軟件模塊的形式，以產(chǎn)生調(diào)制信號，只需調(diào)用相應(yīng)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(yīng)用系統(tǒng)的其它軟件可以根據(jù)實際情況進行調(diào)試。而DSP硬件的設(shè)計主要是根據(jù)系統(tǒng)要求選用合適的器件,設(shè)計系統(tǒng),作出系統(tǒng)原理圖,檢查無誤確認(rèn)后,最后進行硬件的調(diào)試。在實時性要求比較高的場合仍采用匯編語言。根據(jù)要求寫出任務(wù)說明根據(jù)任務(wù)確定技術(shù)指標(biāo)確定DSP及外圍芯片總體設(shè)計確定軟硬件分工軟件設(shè)計說明軟件編程和調(diào)試系統(tǒng)集成硬件設(shè)計說明硬件硬件調(diào)試 DSP總體設(shè)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(shè)計任務(wù)書中,應(yīng)該將系統(tǒng)要達到的功能描述準(zhǔn)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(jù)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(jù)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(nèi)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(diào)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(jié)構(gòu)仍然符合軟件無線電系統(tǒng)的設(shè)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(shè)計和建立無線電設(shè)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(wǎng)絡(luò)、調(diào)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(shè)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(wǎng)絡(luò)，調(diào)制和解調(diào)，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(diào)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(shè)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(dāng)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(jié)構(gòu)仍能滿足設(shè)計要求。這也是軟件無線電技術(shù)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(chǎn)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(wǎng)絡(luò)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(yīng)用范圍也會受到限制，尤其是民用產(chǎn)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(biāo)，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(nèi)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(yīng)用。數(shù)據(jù)以定點格式工作的 DSP 芯片稱為定點 DSP 芯片。換句話說，DSP產(chǎn)業(yè)依賴于通信技術(shù)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(biāo)已設(shè)定為幾個美分或更低。到90年代，多家公司躋身DSP領(lǐng)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(jié)構(gòu)的設(shè)計方案。寬帶中頻帶通采樣軟件無線電結(jié)構(gòu)與現(xiàn)在所采用的中頻數(shù)字化接收機的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)實現(xiàn)寬頻帶（2GHz）是不可能現(xiàn)實的，即使從長遠(yuǎn)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(chǎn)品[11]的開發(fā)將逐步轉(zhuǎn)到軟件上來,而無線通信產(chǎn)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(jié)構(gòu),但是由于目前的一些技術(shù)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(diào)制與解調(diào)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(shè)計與實現(xiàn)，以 DSP 為核心，構(gòu)建一個硬件平臺，使接受的信號經(jīng)過各個模塊處理后發(fā)射出去，從而構(gòu)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(shù)倍受關(guān)注,被認(rèn)為是未來通信乃至未來無線電技術(shù)的發(fā)展方向。根據(jù)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(biāo)準(zhǔn)或規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)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(yīng)任何無線電接口的未來發(fā)展[9]。這樣一來,就需要應(yīng)用到中頻寬帶A/D變換技術(shù)。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(shù)股份有限公司已經(jīng)利用軟件無線電技術(shù)和智能天線技術(shù)研制出了時分碼分多址(SCDMA)基站及相應(yīng)的通信系統(tǒng)。SDR是軟件無線電的各項關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展演進的產(chǎn)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(chǔ)結(jié)構(gòu)。事實上，軟件的關(guān)鍵是了解無線電的概念，硬件為基礎(chǔ)的軟件無線電平臺，這個平臺具有模塊化和標(biāo)準(zhǔn)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(shè)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(jié)構(gòu)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(lǐng)域開發(fā)軟件無線電終端和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。在這樣一個思想的指導(dǎo)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(jīng)進行了大量的研究。軟件無線電技術(shù)應(yīng)用于移動通信領(lǐng)域，可以節(jié)省大量移動通信網(wǎng)絡(luò)的改造成本，而且還縮短周期的應(yīng)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(jié)構(gòu)特點，給出了軟件無線電系統(tǒng)中采用的總體結(jié)構(gòu)。各種波形的實現(xiàn)與軟件，其中包括頻率范圍，調(diào)制信號，數(shù)據(jù)類型和通信協(xié)議，安全的關(guān)鍵?；贒SP的軟件無線電系統(tǒng)設(shè)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(jié)構(gòu)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(shè)計 19 系統(tǒng)總體方案概述 19 A/D 轉(zhuǎn)換器 20 硬件設(shè)計 20 21第四章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計與實現(xiàn) 23 DSP系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn) 23 調(diào)制算法及其DSP實現(xiàn) 24 24 AM調(diào)制算法及其DSP實現(xiàn) 25 26 26 AM解調(diào)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(diào)制解調(diào)實現(xiàn)分析 29結(jié) 論 31致 謝 32參考文獻 33基于DSP的軟件無線電系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)摘要 隨著無線通信技術(shù)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(shù)正是適應(yīng)這種需求。軟件無線電是基于一個開放的，標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)化的硬件單元，以總線的方式連接構(gòu)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(jié)構(gòu)。面對各種各樣的通信系統(tǒng)共存，無盡的各種標(biāo)準(zhǔn)的頻率資源缺乏的現(xiàn)狀，已經(jīng)難以適應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)的射頻載波頻率和調(diào)制的方式影響下，限制的移動設(shè)備向兼容性和互操作性，造成浪費和重復(fù)投入大量資金[l]。隨著時代的發(fā)展，通信技術(shù)在軍事通信領(lǐng)域，各分支機構(gòu)之間使用不同的通信系統(tǒng)，應(yīng)用程序的不同頻段、波形和調(diào)制，來完成他們的通信任務(wù)[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(Software Defined Radio Forum)聯(lián)合主辦了第一屆軟件無線電國際研討會議。 Mitola首次提出軟件無線電“應(yīng)用軟件無線電功能”的概念，也就是允許的范圍內(nèi)由軟件來完成的信號編碼，解碼，調(diào)制解調(diào)，擴頻，解擴功能，強調(diào)無線電信號處理的工作由軟件而不是特定的數(shù)字器件來完成[5]。從軟件無線電系統(tǒng)中的應(yīng)用要求和工作的角度來說，又有觀點將軟件無線電系統(tǒng)稱為“可重配置系統(tǒng)”或者“無縫系統(tǒng)”， 強調(diào)軟件無線電系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)和多種系統(tǒng)無縫互通，并充分利用硬件平臺的軟件可重配置特性。在本文中，軟件無線電系統(tǒng)作為一個新的系統(tǒng)概念，其基本設(shè)計理念是建立一個開放的，模塊化的，標(biāo)準(zhǔn)化的通用無線電硬件平