【正文】 在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中我學(xué)到了很多東西，受益非淺，在此表示衷心的感謝！ 因?yàn)榇笏漠厴I(yè)之際，我忙著找工作，起初的中期檢查并沒(méi)有認(rèn)真的完成，但是田老師非常有耐心，也非常的體諒我，她給我提出了許多寶貴的意見，讓我知道了做畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義和重要性。結(jié) 論軟件無(wú)線電技術(shù)被認(rèn)為是未來(lái)通信以及未來(lái)無(wú)線電技術(shù)發(fā)展的方向，它強(qiáng)調(diào)的是使通信系統(tǒng)從硬件結(jié)構(gòu)的桎梏中解放出來(lái)，提出了以開放性的最簡(jiǎn)硬件為通用平臺(tái)，使用可升級(jí)、可重新配置的應(yīng)用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)各種無(wú)線電功能的設(shè)計(jì)新思路。循環(huán)緩沖器的有效基地址（EFB）就是程序中選定的輔助寄存器（ARx）的低 N 位置0后所得到的數(shù)值。而本論文中對(duì)相位的線性要求比較高，因此采用 FIR 濾波器。圖 調(diào)幅解調(diào)仿真波形 數(shù)字濾波器的選擇與實(shí)現(xiàn)采樣定理是基于理論的軟件無(wú)線電，軟件無(wú)線電的第一要解決的問(wèn)題是如何對(duì)輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，這是所需的模擬信號(hào)進(jìn)行采樣。正交調(diào)制法從理論上來(lái)說(shuō)可以對(duì)幾乎所有的調(diào)制樣式進(jìn)行解調(diào),。 AM調(diào)制算法及其DSP實(shí)現(xiàn)調(diào)幅是使高頻載波的頻率隨信號(hào)改變的調(diào)制，是使載波的振幅隨調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律而變化。在各種軟件無(wú)線電調(diào)制信號(hào)是一個(gè)通用數(shù)字信號(hào)處理平臺(tái)為支撐，以產(chǎn)生各種類型的軟件。調(diào)試DSP算法時(shí)一般采用比較實(shí)時(shí)結(jié)果與模擬結(jié)果的方法,如果實(shí)時(shí)程序和模擬程序的輸入相同,則兩者的輸出應(yīng)該一致。然而用C語(yǔ)言編寫的程序效率往往不太高。結(jié)合DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì),這些技術(shù)指標(biāo)主要包括:(l)系統(tǒng)采樣。語(yǔ)音信號(hào)每160個(gè)點(diǎn)為一幀，因此每個(gè)buffer長(zhǎng)度為160個(gè)字，AIC23采集數(shù)據(jù)后，經(jīng)由 EDMA 通道，送入接收 pingpong 緩存中，當(dāng) ping（pong）緩存滿了以后，向DSP發(fā)出中斷，DSP 響應(yīng)后開始數(shù)據(jù)處理，對(duì)該幀信號(hào)加漢明窗，進(jìn)行幀長(zhǎng)20 ms，幀移10 ms的分幀處理。DOUT：數(shù)據(jù)口 ADC 輸入的串行數(shù)據(jù)輸出。 硬件設(shè)計(jì)多通道語(yǔ)音串行接口（McASP）是專門為多通道語(yǔ)音應(yīng)用而優(yōu)化的多用途通道。TLV320AIC23語(yǔ)音編解碼模塊是TI公司通用的語(yǔ)音處理模塊。計(jì)算機(jī)是開發(fā)平臺(tái)，本設(shè)計(jì)中用 ，DSP通過(guò)計(jì)算機(jī)的USB端口與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，計(jì)算機(jī)可以將DSP的程序通過(guò) JTAG 口加載到DSP的程序存儲(chǔ)器(RAM, Random Access Memory)中，或者也可將程序先燒寫在閃存flash芯片中，利用DSP片內(nèi)的Boot loader 并行引導(dǎo)程序?qū)lash 中的應(yīng)用程序引導(dǎo)到DSP片內(nèi)獨(dú)立運(yùn)行。在接收端，將天線接收的調(diào)制信號(hào)由濾波放大后，由混頻器將高頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成中頻信號(hào)送至 A/D，A/D 采樣后送至DSP進(jìn)行信號(hào)的解調(diào)，最后將解調(diào)出的基帶信號(hào)經(jīng) D/A轉(zhuǎn)換送至低放輸出。出于同樣的算法，使用不同的編程效率是不同的，人工用高級(jí)語(yǔ)言編程效率比匯編語(yǔ)言編寫的命令級(jí)，高級(jí)語(yǔ)言程序比通過(guò)軟件工具自動(dòng)生成的算法編程和高效率?？梢宰龅降恼瓗Ц蓴_抑制的MMC卡，數(shù)字到數(shù)字的轉(zhuǎn)換，調(diào)制和解調(diào)，電源管理等，它們是由可編程DSP核心控制ASIC電路來(lái)完成。天線、VME分系統(tǒng)和工作站構(gòu)成一個(gè)完整的軟件無(wú)線電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。如果沒(méi)有開發(fā)工具的支持，是不可能開發(fā)出復(fù)雜的 DSP 系統(tǒng)的。只有選定了 DSP 芯片才能進(jìn)而設(shè)計(jì)系統(tǒng)的其它外圍電路。數(shù)據(jù)以浮點(diǎn)格式工作的 DSP 芯片成為浮點(diǎn)DSP 芯片。其市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力主要是互聯(lián)網(wǎng)，無(wú)線通信，硬盤驅(qū)動(dòng)器，視頻電話和視頻會(huì)議，以及其他消費(fèi)電子產(chǎn)品。到1991年，TI推出價(jià)格可與16位微處理器不相上下的DSP芯片，首次實(shí)現(xiàn)批量單價(jià)低于5美元，但是所能提供的性能卻只是其5至10倍。在此結(jié)構(gòu)中與前兩者相比，這種結(jié)構(gòu)的射頻前端更為復(fù)雜，但可以把射頻信號(hào)變換為中心頻率較低、帶寬適中的寬帶中頻信號(hào)，大大減輕了后續(xù)的 A/D、D/A 變換器以及DSP的數(shù)字信號(hào)處理工作的負(fù)擔(dān)，因此這種結(jié)構(gòu)無(wú)疑是三種軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)中最可實(shí)現(xiàn)一種設(shè)計(jì)研究的方案。從天線進(jìn)來(lái)的信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波的放大后再由 A/D 進(jìn)行采樣，這種結(jié)構(gòu)對(duì)于 A/D 轉(zhuǎn)換器的性能的轉(zhuǎn)換速率、工作帶寬、動(dòng)態(tài)范圍等都提出了非常高的條件要求，同樣也對(duì)后續(xù) DSP 或 ASIC（專用集成塊）的處理的速度要求也是非常的高，再由Nyquist采樣定理來(lái)確定，射頻低通采樣所需的采樣頻率最少是射頻工作帶寬的兩倍。軟件無(wú)線電的基本理念就是把硬件作為無(wú)線通信的基本平臺(tái),通過(guò)軟件升級(jí)就可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信及個(gè)人通信的各項(xiàng)功能。其中,DSP系統(tǒng)包含單個(gè)或多個(gè)通用數(shù)字信號(hào)處理器。軟件無(wú)線電不僅可以適應(yīng)數(shù)字信號(hào)處理器處理速度快、精度高、動(dòng)態(tài)范圍寬、一個(gè)大的計(jì)算量外，它也有一個(gè)高效的體系結(jié)構(gòu)和指令集，更大的內(nèi)存容量，更低的功耗等功能特點(diǎn)。因此，實(shí)現(xiàn)了與其他通信平臺(tái)之間的無(wú)縫連接。尤其是從移動(dòng)終端角度來(lái)考慮還要求低成本、低功耗和減小尺寸。這個(gè)網(wǎng)關(guān)所采用的軟件無(wú)線電技術(shù)具有國(guó)際上的先進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)了不同頻段、不同體制電臺(tái)之間的相互聯(lián)通，很大的推進(jìn)了我國(guó)軍事在協(xié)同通信領(lǐng)域的研究。在本文中，軟件無(wú)線電系統(tǒng)作為一個(gè)新的系統(tǒng)概念，其基本設(shè)計(jì)理念是建立一個(gè)開放的，模塊化的，標(biāo)準(zhǔn)化的通用無(wú)線電硬件平臺(tái)，將各種各樣的功能，如工作頻段、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、加密模式、調(diào)制解調(diào)類型、通信協(xié)議等功能用軟件來(lái)完成，并且使寬帶A/D和D/A轉(zhuǎn)換器盡可能的靠近天線，以研究和設(shè)計(jì)出一種具有高度靈活性、開放性的新一代無(wú)線電通信系統(tǒng)。 Mitola首次提出軟件無(wú)線電“應(yīng)用軟件無(wú)線電功能”的概念，也就是允許的范圍內(nèi)由軟件來(lái)完成的信號(hào)編碼，解碼，調(diào)制解調(diào)，擴(kuò)頻，解擴(kuò)功能，強(qiáng)調(diào)無(wú)線電信號(hào)處理的工作由軟件而不是特定的數(shù)字器件來(lái)完成[5]。最初在1992年5月，美國(guó)電子系統(tǒng)的會(huì)議上，MITRE公司的Joseph Mitola第一次明確提出了軟件無(wú)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(shí)現(xiàn)更多的無(wú)線電功能。面對(duì)各種各樣的通信系統(tǒng)共存，無(wú)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(dòng)設(shè)備向兼容性和互操作性，造成浪費(fèi)和重復(fù)投入大量資金[l]。軟件無(wú)線電系統(tǒng)是建立在DSP硬件平臺(tái)的。基于DSP的軟件無(wú)線電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)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(wú)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(shí)現(xiàn)的選擇 15第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 19 系統(tǒng)總體方案概述 19 A/D 轉(zhuǎn)換器 20 硬件設(shè)計(jì) 20 21第四章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 23 DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 23 調(diào)制算法及其DSP實(shí)現(xiàn) 24 24 AM調(diào)制算法及其DSP實(shí)現(xiàn) 25 26 26 AM解調(diào)算法及其DSP實(shí)現(xiàn) 27 數(shù)字濾波器的選擇與實(shí)現(xiàn) 28 28 29 AM調(diào)制解調(diào)實(shí)現(xiàn)分析 29結(jié) 論 31致 謝 32參考文獻(xiàn) 33基于DSP的軟件無(wú)線電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要 隨著無(wú)線通信技術(shù)的高速發(fā)展，不同無(wú)線通信系統(tǒng)間的難以兼容就成了急需解決的問(wèn)題，軟件無(wú)線電技術(shù)正是適應(yīng)這種需求。本文提出了一種基于DSP的軟件無(wú)線電系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，給出了軟件無(wú)線電系統(tǒng)中采用的總體結(jié)構(gòu)。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。在這樣一個(gè)思想的指導(dǎo)和影響下，美國(guó)進(jìn)行了Speakeasy一期工程的研究，并在1994年8月成功研制出無(wú)線電樣機(jī)。1998年設(shè)立的SDR論壇將軟件無(wú)線電的概念發(fā)展成為軟件定義無(wú)線電，在一般的硬件結(jié)構(gòu)下，使用軟件來(lái)定義硬件系統(tǒng)的功能，從而使相同的硬件組件，通過(guò)軟件的定義來(lái)生成具有不同功能的器件[6]。SDR是軟件無(wú)線電的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展演進(jìn)的產(chǎn)物，能夠控制和配置處理單元，將驗(yàn)證理想的軟件無(wú)線電的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。通過(guò)這些年的發(fā)展，軟件無(wú)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(dòng)通信的基石。最后，為了實(shí)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(wú)線電系統(tǒng)，一個(gè)通用的硬件平臺(tái)上運(yùn)行它通過(guò)簡(jiǎn)單地改變軟件，以適應(yīng)任何無(wú)線電接口的未來(lái)發(fā)展[9]。近年來(lái),軟件無(wú)線電技術(shù)倍受關(guān)注,被認(rèn)為是未來(lái)通信乃至未來(lái)無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展方向。 本論文的主要工作安排本文研究的是基于DSP的軟件無(wú)線電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，以 DSP 為核心，構(gòu)建一個(gè)硬件平臺(tái)，使接受的信號(hào)經(jīng)過(guò)各個(gè)模塊處理后發(fā)射出去，從而構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的軟件無(wú)線電通信系統(tǒng)。系統(tǒng)工作時(shí),在發(fā)射通道上,信源或者基帶數(shù)字信號(hào)流入DSP系統(tǒng),通過(guò)DSP系統(tǒng)的處理,輸出期望的信號(hào)。這樣無(wú)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(lái),而無(wú)線通信產(chǎn)品的價(jià)值將越來(lái)越多地體現(xiàn)在軟件上,提高了系統(tǒng)的靈活性。但目前來(lái)看，受器件水平的限制，要以這種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)寬頻帶（2GHz）是不可能現(xiàn)實(shí)的，即使從長(zhǎng)遠(yuǎn)看實(shí)現(xiàn)的難度也是非常大的。因此，決定采用寬帶中頻帶通采樣軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。到90年代，多家公司躋身DSP領(lǐng)域與TI進(jìn)行市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。換句話說(shuō)，DSP產(chǎn)業(yè)依賴于通信技術(shù)和通信市場(chǎng)。浮點(diǎn) DSP 芯片動(dòng)態(tài)范圍大，運(yùn)算精度高，在高性能實(shí)時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng)中有廣泛應(yīng)用。 （1）芯片的運(yùn)算速度和精度運(yùn)算速度是 DSP 芯片的一個(gè)最重要的性能指標(biāo)，也是選擇芯片時(shí)所要考的一個(gè)主要因素。如果有功能強(qiáng)大的開發(fā)工具，如 C 語(yǔ)言支持，則會(huì)大大縮短開發(fā)周期。軟件無(wú)線電系統(tǒng)的硬件平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)方案主要有四種:DSP方案、FPGA方案、ASIC方案以及計(jì)算機(jī)工作站方案。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(lái)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(wú)線電結(jié)構(gòu)仍能滿足設(shè)計(jì)要求。選擇什么樣的編程取決于對(duì)系統(tǒng)資源的緊張程度。這種方案，開放性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)通過(guò)軟件編程參數(shù)或波形的變化，而不用重新設(shè)計(jì)一個(gè)新的硬件平臺(tái)，可以實(shí)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。這種方案用軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶改變參數(shù)或波形，而無(wú)需重新設(shè)計(jì)和建立無(wú)線電設(shè)備，可以實(shí)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。TLV320AIC23是一款高性能的立體聲音頻芯片，內(nèi)置耳機(jī)輸出放大器，支持MIC和LINE IN兩種輸入方式（二選一），且對(duì)輸入和輸出都具有可編程增益調(diào)節(jié)。 McASP 包括發(fā)送部分和接收部分，兩者是可同步運(yùn)行或者相互獨(dú)立。TLV320AIC23B 的工作模式共有 4種，分別是Right justified，Left justified， IS Modes， DSP Mode。因此處理后的信號(hào)每幀有160個(gè)點(diǎn)，幀移為80點(diǎn)。(2)由采樣