【正文】 : （ 3） ? ? ? ?1???? nNhnh ， N=奇數(shù)，有 ? ? ? ? ?????? ?????? ??? ??? nNwnhwH Nng 21s in10 （ 220） 令 m=(N1)/2n,則有： ? ? ? ?? ? wnncH N nwg s in2/11???? ? ?2 1,2,1,2 12 ??????????? ?? NnnNhnc （ 221） （ 4） h(n)=h(Nn1),N=偶數(shù) ，有： ? ? ? ? ?????? ?????? ??? ??? nNwnhwH Nng 21s in10? ? ? ?????? ?????? ?????nNwnhNn 21s in2120 （ 222） ? ? ?????? ?????? ??????? ?? ?? 21s in222/ 1 mwmNhwH Nmg 令 m=N/2n，則有 ? ? ? ? ?????? ?????? ?? ?? 21s in2/1 nwndwHNng （ 223） ? ? ?????? ?? nNhnd 22 ， 2,...,2,1( Nn? ） FIR 濾波器通常有直接型、級聯(lián)型、格型、頻率抽樣型等幾種結構。 （ 1） h(n)=h(Nn1)N 為奇數(shù)，幅度函數(shù) Hg (w)為 : ? ? ? ? ?????? ?????? ??? ??? wNnnhwH Nng 21c os10 (214) 式中， h (n)對 ((N1) /2偶對稱，余弦項也對 (N1) /2偶對稱，可以以 (N1)/2 為中 111，把兩兩相等的項進行合作，由于 N是奇數(shù)，故余下中間項 n=(N1)/2。注意 ,這里 Hg (w)不同于? ?iweH , Hg (w)為 w 的實函數(shù)，可 能取負值，而 ? ?iweH 總是正值。第一，四種方法專用性強，應用受到很大的限制。 第五， 采用 FPGA/CPLD 設計實現(xiàn)。 第三， 用通用的可編程 DSP芯片實現(xiàn)， DSP處理器是專為數(shù)字信號處理而設計的，如 TI 公司的 TMS320CX 系列， AD 公司的 ADSP2IX, ADSP210X 系列等。或者利用計算機仿真實現(xiàn)設計的濾波器，再分析濾波結果。通常采用理想的數(shù)字濾波器模型。運用線性相位響應指標進行濾波器設計具有如下優(yōu)點 : 只包含實數(shù)算法，不涉及復數(shù)運算 。第二種指標是相對指標。因此，指標的形式一般在頻域中給出幅度和相位響應。數(shù)字濾波器的設計方法有多種，如雙線性變換法、窗函數(shù)設計法、插值逼近法和 Chebyshev 逼近法等等。在軟件無線電濾波器的設計中， 也采用 FIR 濾波器來進行設計與試驗。 (3)結構上主要是非遞歸結構，沒有輸出到輸入的反饋，但有些結構中 (例如頻率抽樣結構 )也包含有反饋的遞歸部分 ??8 。 （ 3）結構上存在著輸出到輸入的反饋，也就是結構上是遞歸型的。但是這些濾波器可以作為逼近的標準?，F(xiàn)代濾波器按照隨機信號內(nèi)部的一些統(tǒng)計分布規(guī)律，從干擾中最佳地提取信號。如果使用模數(shù)相互轉(zhuǎn)換，就可以使用數(shù)字濾波器對模擬信號濾波。該軟件主要完成數(shù)字濾波 (可變寬帶 )以及解調(diào)等信號處理任務，這樣，就可以通過在軟件上加載不同的程序來完成對不同體制、不同帶寬以及不同種類信號的接收解調(diào)等信號處理任務，這樣就對信號環(huán)境的適應性以及可擴展性就大大提高了。 式 (2l)用帶通信號的中心頻率場和頻帶寬度 B也可以表示為 : 124 0?? nffS （ 22） 式中， 20 HL fff ??,n取能滿足 2?Sf B(B 為頻帶寬度 )的最大整數(shù)。所以 ,對于寬頻帶工作的軟件無線電臺是無法采用Nyquist 采樣技術來采樣的。 Nyquist 采樣定理可以表達如下 : Nyquist 采樣定理 :設有一個頻率帶限信號 x(t),其頻帶限制在 (0, Hf )內(nèi) ,如果以不小于 HS ff 2? 角的采樣速率對 x(t)進行等間隔采樣 ,得到時間離散的采樣信號 x(n)=x(nTS)(其中 TS =1/ Sf 為采樣間隔 ),則原信號 x(t)將被所得到的采樣值 x(n)完全確定。在這一章中介紹了軟件無線電中信道處理所涉及的一些基礎理論 ,并且針對軟件無線電中對不同頻段濾波器的需求 ,給出了濾波器的理論以及它的設計流程。 第五章對兩種實現(xiàn)方法進行了總結分析并對今后工作進行了展望 。軟件無線電信道處理的關鍵技術在于獲得不同信道的信息 ,這就需要設計不同的濾波器 ,本章對數(shù)字化 FIR 濾波器的設計原理和實現(xiàn)方法進行了深入的研究 ,在其數(shù)學模型基礎上 ,利用 Matlab 軟件進行了不同信道參數(shù)提取和仿真 。隨著計算機技術的發(fā)展 ,數(shù)字信號處理技術的應用范圍越來越廣泛 ,程度也越來越復扎 ,因而對于算法及實現(xiàn)的研究更顯重要。軟件實現(xiàn)指的是在計算機上執(zhí)行編輯好的程序 。在 CCS 開發(fā)環(huán)境下 ,將通過軟件編程得到信號初始數(shù)據(jù) ,用 DSP 匯編語言程序進行運行軟件的數(shù)據(jù)接口 ,并實現(xiàn)在 CCS 下的數(shù)字濾波 ,將濾波后的數(shù)據(jù)通過圖形化界面反映出來 ,以此評估 DSP 對不同信道的處理效果。這樣的結構具有較高的可實現(xiàn)特點 ,其 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換在中頻進行 ,DSP 實時處理在低頻進行 ,數(shù)百 MOPS 的處理能力要求易于滿足。進入 DSP 處理 ,最終由 D/A 變換為基帶信息提供給終端。美國陸軍正在研制新一代三頻段的超高頻戰(zhàn)術衛(wèi)星通信中斷 ,以實現(xiàn)真正意義上的互通 ??4 。而 FRAMES 項目則對自適應天線在軟件無線電中的使用作了認真研究。在國外 ,軟件無 線電的研究項目除早己展開 speakeasy，還有 ACTS,RACE,Speetrum Ware,SORT， SLATS，PROMURA 等。 1992 年 5 月 ,MITRE 公司的Joe Mitola 在美國電信系統(tǒng)會議 (National Telesystems Conferenee)上首次明確提出了軟件無線電的概念 ,其基本思想是 :以通過硬件為基 本平臺 ,將寬帶A/D,D/A 盡可能靠近天線 ,把盡可能多的無線通信功能用軟件來實現(xiàn) ,從而將無線通信新系統(tǒng)、新產(chǎn)品的開發(fā)逐步轉(zhuǎn)移到軟件開發(fā)上來?？傮w而言 ,目前國內(nèi)外對軟件無線電的研究正處于各種應用的具體研究實踐階段。研究軟件無線電的實際應用對象 。 20xx 年 5月 28 日 ,國家自然科學基金委員會信息科學部組織專家 ,對清華大學電子工程系和北京郵電大學聯(lián)合承擔的國家自然基金資助的重點項目“軟件無線電理論與技術及其在個人通信中的應用”進行了驗收。同年 ,我國國家自然科學基金就設立了有關軟件無線電技術的重大研究課題 :由清華大學和北京郵電大學合作完成 ,這表明了我國對軟件無線電技術地重視。目前 ,軟件無線電的思想與開發(fā)手段已經(jīng)在新一代通信產(chǎn)品的開發(fā)中發(fā)揮著越來越重要的作用 ??3 。有些人也把軟件無線電稱為“超級計算機”。為了使各軍兵種不同的設備之間實現(xiàn)高效、可靠的協(xié)同通信與互通信 ,美國軍方最早開展了研制三軍通用軟件無線電臺的工作 ,其目標是研制出一種包容很寬的無線頻帶、接收多種信道調(diào)制方式的具有很強“可互操作性”無線電臺。 軟件無線電技術最初起源于軍事通信應用的需要。 第一章 緒論 論文研究背景 通過近 20年的發(fā)展 ,移動通信己成為通信領域最活躍、市場份額最高的產(chǎn)業(yè) ,也成為國際上市場競爭最激烈的部分。軟件無線電的核心思 想是構建一個采用數(shù)字無線電技術的通用硬件平臺 ,通過實時的軟件控制 ,用戶能定義該平臺的工作模式 ,包括工作頻帶、信號速率、調(diào)制方法、多址方式、接口協(xié)議、業(yè)務種類等 ,從而使一個硬件平臺能實時地轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌夹g標準的通信系統(tǒng) ??1 。人們普遍認為軟件無線電將使無線通信、甚至整個無線電領域產(chǎn)生重大變革 ,并由此推動電子信息技術的快速發(fā)展 ,最終在全世界范圍內(nèi)形成巨大的軟件無線電產(chǎn)業(yè)市場 ,產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效 益、推動社會和技術的進步。在建立軟件無線電信道模型的基礎上 ,利 用 MATLAB 實現(xiàn)多階 FIR 濾波器的設計 ,并將算法移植到 DSP 軟件設計當中 , 并構建基于 DSP 的硬件平臺，使算法在硬件平臺的運行結果達到軟件無線電的信道處理要求。軟件無線電信道處理的 DSP 實現(xiàn) 摘要 軟件無線電（ SDR） 作為一種新的無線通信概念和體制近年來浮出水面 ,日益受到國內(nèi)外相關通信廠商的重視。 本文重點研究了軟件無線電中不同信道的處理技術 ,其技術關鍵在于構建不同頻段的數(shù)字濾波器，通過濾波器進行不同信道信息的接收處理。軟件無線電作為一種新的通信系統(tǒng) ,它是由硬件平臺和各種功能模塊組成 ,不同的通信功能采用更新軟件的方式加以實現(xiàn)。在此基礎上 ,利用 Matlab 完成了 FIR 濾波器的設計 ,進行了濾波器的檢驗 ,并在 DSP 芯片TMS320VC5509 為核心的信號處理實驗平臺下 ,利用 CCS 集成開發(fā)環(huán)境對 FIR 濾波實驗進行了仿真 ,對不同參數(shù)濾波效果進行評估 ,提出了基于 DSP 硬件平臺的軟件無線電信道處理方法。 通過此次設計，加深了對軟件無線電的了解，提高了自己 DSP 對系統(tǒng)設計的能力，并不斷提高自己閱讀中外文獻、獨立思考和理論轉(zhuǎn)化為實踐的能力。大部分專家認為 :“軟件定義無線電” (Software Defined Radio,簡稱 SDR)將是一個解決全球無線通信需求的方案 ,它將成為未來無線通信設備設計的核心所在?，F(xiàn)在戰(zhàn)爭越來越強調(diào)各軍種甚至多國軍隊之間的作戰(zhàn) ,因此多種通信體制的互聯(lián)互通要求成了日益突出的矛盾。同時 ,由于它能形成各種調(diào)制波形和通信協(xié)議 ,故還可以與舊體制的各種電臺通信 ,大大延長了電臺的使用周期 ,也節(jié)約了開支。由于多種體制硬件平臺的不同 ,他們之間的兼容和互通變的比較困難 ,無線通信的發(fā)展 ,使得人們對各種通信體制間互通的要求日趨強烈。 1998 年 7月 ,我國向 ITU 提交了第三代移動通信提案TDSCDMA 中就采用了軟件無線電技術。在這個試驗平臺上可以運行兩個頻段 (900MHZ 和 1800MHz),并兼容四種以上的傳輸方式。 到目前為止 ,我國許多高等院校、研究所都投入大量地人力、物力開展對軟件無線電進行研究 ,如 :進行實用型軟件無線電體系結構方案的設計 :對軟件無線電系統(tǒng)中某一模塊進行研究 。雖然我國對軟件無線電技術的研究起步晚于歐美 ,但是關于軟件無線電的研究己經(jīng)得到了越來越多的重視 ,理論水平基本與國外保持一致。 20 世紀 90 年代 ,由于計算機技術、微電子技術、通信技術和 VLSI 技術的飛速發(fā)展 ,使得全面采用軟件無線電的思想成為可能。 20 世紀 90 年代 ,由于計算機技術、微電子技術、通信技術和 VLSI 技術的飛速發(fā)展 ,使得全面采用軟件無線電的思想成為可能。它建立了 4個多模式測試床 ,兩臺用作移動臺 ,另兩臺用作基站 ,完成了雙制式系統(tǒng)的軟件無線電試驗 。美國哈里斯公司研制成功 AN/VRC94(E)多頻段車載收發(fā)信機 ,可與其他電臺如 AN/PRC117A 和 AN/RC94A 互通。而接收過程也是如此 ,射頻信號經(jīng)寬帶 A/D 變換為數(shù)字碼。但隨著數(shù)字式上、下變頻技術的發(fā)展 ,已可實現(xiàn)中頻數(shù)字化、基帶 DSP 的實時處理。第二，基于 DSP 平臺的數(shù)字濾波器的實現(xiàn)。 軟件無線電中的濾波運算可以用軟件實現(xiàn) ,也可以用硬件來實現(xiàn)。實際上 ,這兩種方法是不能截然分開的。 第二章濾波器的設計。 第四章對并行處理數(shù)字濾波器進行了理論研 究 ,提出了由 FPGA 實現(xiàn)的技術思路 ,并與 DSP 的順序執(zhí)行情況進行比較 ,為實時高速的真正意義上的軟件無線電研究提供了有益的探索。數(shù)字濾波器具有高穩(wěn)定性、高精度、靈活性 大等突出優(yōu)點。 基本采樣定理 —— Nyquist 采樣定理 ??5 如果對某一時間連續(xù)信號 (模擬信號 )進行采樣 ,當采樣率達到一定數(shù)值時，那么根據(jù)這些采樣值就能準確地確定原信號。但是如此寬的頻帶采用 Nyquist低通采樣所需的采樣速率至少大于 4GHz,目前這是不可能實現(xiàn)的。 帶通采樣定理 :設一個頻率帶限信號 x(t),其頻帶限制在 ( Lf , Hf )內(nèi) ,如果其采樣頻率 Sf 滿足 : )12( )(2 ??? n fff HLS （ 21） 式中 ,n 取能滿足 ?Sf 2( LH ff ? )的最大整數(shù) (0,1,2,? ),則用 Sf 進行等間隔采樣所得到的信號采樣值 x(n ST )能準確地確定信號 x(t)??6 。 根據(jù) Nyquist 信號采樣定理的概念，在設計軟件無線電濾波器時，就需要考慮到用信號處理器及其軟件來對帶寬 B 內(nèi)位于某一特定信道上的信號進行分析、識別等處理。與模擬濾波器相比，數(shù)字濾波器具有以下優(yōu)點 :精度高，體積小，穩(wěn)定性好，重