【正文】 模擬。第二， 在通用計算機(jī)系統(tǒng)中加上專用的加速處理機(jī)設(shè)計實(shí)現(xiàn)。 （2）逼近確定了技術(shù)指標(biāo)后，就可以建立一個目標(biāo)的數(shù)字濾波器模型。它提供對幅度響應(yīng)函數(shù)的要求，一般應(yīng)用于FIR濾波器的設(shè)計。FIR濾波器的沖激響應(yīng)只能延續(xù)一定時間，在工程實(shí)際中可以采用遞歸的方式實(shí)現(xiàn)，也可以采用非遞歸的方式實(shí)現(xiàn)。(2)系統(tǒng)函數(shù)H(z)在處收斂,在處只有零點(diǎn),有限z平面只有零點(diǎn)，而全部極點(diǎn)都在z=0處(因果系統(tǒng))。理想的數(shù)字濾波器是不可能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)樗鼈兊膯挝幻}沖響應(yīng)均是非因果而且是無限長的。與模擬濾波器相比，數(shù)字濾波器具有以下優(yōu)點(diǎn):精度高，體積小，穩(wěn)定性好，重量輕，方便靈活，不要求阻抗匹配等。帶通采樣定理:設(shè)一個頻率帶限信號x(t),其頻帶限制在(,)內(nèi),如果其采樣頻率滿足: （21） 式中,n取能滿足2()的最大整數(shù)(0,1,2,…),則用進(jìn)行等間隔采樣所得到的信號采樣值x(n)能準(zhǔn)確地確定信號x(t)?！狽yquist采樣定理如果對某一時間連續(xù)信號(模擬信號)進(jìn)行采樣,當(dāng)采樣率達(dá)到一定數(shù)值時，那么根據(jù)這些采樣值就能準(zhǔn)確地確定原信號。第四章對并行處理數(shù)字濾波器進(jìn)行了理論研究,提出了由FPGA實(shí)現(xiàn)的技術(shù)思路,并與DSP的順序執(zhí)行情況進(jìn)行比較,為實(shí)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。實(shí)際上,這兩種方法是不能截然分開的。第二，基于DSP平臺的數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)。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。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(yàn)。20世紀(jì)90年代,由于計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、通信技術(shù)和VLSI技術(shù)的飛速發(fā)展,使得全面采用軟件無線電的思想成為可能。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(jìn)行研究,如:進(jìn)行實(shí)用型軟件無線電體系結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計:對軟件無線電系統(tǒng)中某一模塊進(jìn)行研究。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(shù)。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。大部分專家認(rèn)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(shè)備設(shè)計的核心所在。在此基礎(chǔ)上,利用Matlab完成了FIR濾波器的設(shè)計,進(jìn)行了濾波器的檢驗(yàn),并在DSP芯片TMS320VC5509為核心的信號處理實(shí)驗(yàn)平臺下,利用CCS集成開發(fā)環(huán)境對FIR濾波實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了仿真,對不同參數(shù)濾波效果進(jìn)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。本文重點(diǎn)研究了軟件無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，通過濾波器進(jìn)行不同信道信息的接收處理。在建立軟件無線電信道模型的基礎(chǔ)上,利用MATLAB實(shí)現(xiàn)多階FIR濾波器的設(shè)計,并將算法移植到DSP軟件設(shè)計當(dāng)中, 并構(gòu)建基于DSP的硬件平臺，使算法在硬件平臺的運(yùn)行結(jié)果達(dá)到軟件無線電的信道處理要求。軟件無線電的核心思想是構(gòu)建一個采用數(shù)字無線電技術(shù)的通用硬件平臺,通過實(shí)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(wù)種類等,從而使一個硬件平臺能實(shí)時地轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)的通信系統(tǒng)。軟件無線電技術(shù)最初起源于軍事通信應(yīng)用的需要。有些人也把軟件無線電稱為“超級計算機(jī)”。同年,我國國家自然科學(xué)基金就設(shè)立了有關(guān)軟件無線電技術(shù)的重大研究課題:由清華大學(xué)和北京郵電大學(xué)合作完成,這表明了我國對軟件無線電技術(shù)地重視。研究軟件無線電的實(shí)際應(yīng)用對象。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(shí)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。而FRAMES項(xiàng)目則對自適應(yīng)天線在軟件無線電中的使用作了認(rèn)真研究。進(jìn)入DSP處理,最終由D/A變換為基帶信息提供給終端。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(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)通過圖形化界面反映出來,以此評估DSP對不同信道的處理效果。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字信號處理技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣泛,程度也越來越復(fù)扎,因而對于算法及實(shí)現(xiàn)的研究更顯重要。第五章對兩種實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了總結(jié)分析并對今后工作進(jìn)行了展望。Nyquist采樣定理可以表達(dá)如下:Nyquist采樣定理:設(shè)有一個頻率帶限信號x(t),其頻帶限制在(0,)內(nèi),如果以不小于角的采樣速率對x(t)進(jìn)行等間隔采樣,得到時間離散的采樣信號x(n)=x(nT)(其中T=1/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。 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: （22）式中，,n取能滿足B(B為頻帶寬度)的最大整數(shù)。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。但是這些濾波器可以作為逼近的標(biāo)準(zhǔn)。(3)結(jié)構(gòu)上主要是非遞歸結(jié)構(gòu)，沒有輸出到輸入的反饋，但有些結(jié)構(gòu)中(例如頻率抽樣結(jié)構(gòu))也包含有反饋的遞歸部分。數(shù)字濾波器的設(shè)計方法有多種，如雙線性變換法、窗函數(shù)設(shè)計法、插值逼近法和Chebyshev逼近法等等。第二種指標(biāo)是相對指標(biāo)。通常采用理想的數(shù)字濾波器模型。第三， 用通用的可編程DSP芯片實(shí)現(xiàn)，DSP處理器是專為數(shù)字信號處理而設(shè)計的，如TI公司的TMS320CX系列，AD公司的ADSP2IX, ADSP210X系列等。第一，四種方法專用性強(qiáng)，應(yīng)用受到很大的限制。（1）h(n)=h(Nn1)N為奇數(shù)，幅度函數(shù)H(w)為: (214) 式中，h (n)對((N1) /2偶對稱，余弦項(xiàng)也對(N1) /2偶對稱，可以以(N1)/2為中111，把兩兩相等的項(xiàng)進(jìn)行合作，由于N是奇數(shù)，故余下中間項(xiàng)n=(N1)/2。（3）選擇合適的FIR濾波器結(jié)構(gòu)，并利用有限精度數(shù)值實(shí)現(xiàn)這個濾波器。設(shè)待求濾波器的過渡帶用表示，它近似等于窗函數(shù)主瓣寬度。在窗函數(shù)法中用加寬過渡帶來換取阻帶的衰減，在這里可以通過選擇適當(dāng)?shù)耐◣c阻帶之間的過渡帶的頻率采樣來達(dá)到峰值逼近誤差最小。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣泛，程度也越來越復(fù)扎，因而對于算法及實(shí)現(xiàn)的研究更顯重要。其設(shè)計流程圖如下： 在Matlab中提供了一些濾波器的函數(shù)，使FIR濾波器的運(yùn)算更加方便和快速。并且提供了各種窗函數(shù)的函數(shù)，比如，hamming()是海明窗函數(shù)，kaiser()是凱塞窗函數(shù)，使在設(shè)計的過程中，不用自己重新設(shè)計窗函數(shù)。這個帶通濾波器的設(shè)計函數(shù)如下: B=firl(N,Wn,’bandpass’ )，表示設(shè)計一個N階(N點(diǎn))的低通FIR數(shù)字濾波器，返回的向量B為濾波器的系數(shù)(單位沖激響應(yīng)序列)。xlabel(‘歸一化頻率’)。ylalbel(‘幅值’)。當(dāng)用函數(shù)fftfilt濾波后，運(yùn)行plot(t,newsig)。不同的DSP應(yīng)用系統(tǒng)由于應(yīng)用場合、應(yīng)用目的等不盡相同，對DSP的選擇也不同。它們可以在一個指令周期內(nèi)同時進(jìn)行運(yùn)算。目前DSP的發(fā)展趨勢是處理器更復(fù)雜，更新速度更快，DSP的應(yīng)用也向多處理器、多通道發(fā)展，變得越來越復(fù)雜。(1)語法分析器的功能是對C代碼進(jìn)行預(yù)處理，進(jìn)行語法檢查，然后產(chǎn)生一個中間文件(.if)作為C優(yōu)化器或代碼產(chǎn)生器的輸入。與C54x標(biāo)準(zhǔn)匯編語言相比，采用線性匯編不需要考慮以下因素:（1）并行指令安排（2）指令延遲（3）寄存器使用三、匯編器匯編器產(chǎn)生可重新分配地址的機(jī)器語言目標(biāo)文件。由于FIR濾波器沒有反饋回路，因此它是無條件穩(wěn)定系統(tǒng)，其單位沖激響應(yīng)h(n)是一個有限長序列。實(shí)現(xiàn)FIR運(yùn)算的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是實(shí)現(xiàn)z，常用的方法是用線性緩沖區(qū)法實(shí)現(xiàn)z和用循環(huán)緩沖區(qū)法實(shí)現(xiàn)z。 對存儲器的延時操作是通過使用存儲器延時指令DELAY實(shí)現(xiàn)的，它可以將數(shù)據(jù)存儲單元中的內(nèi)容向較高地址的下一單元傳送。然后，從I/O口輸入數(shù)據(jù)x(n+1)。所以，在這里采用循環(huán)緩沖區(qū)法實(shí)現(xiàn)濾波器中的z。到第6次間接尋址后指向0066h。Int i,j,t。 } fclose(fw)。這一方案的核心結(jié)構(gòu)是A/D/A+DSP系統(tǒng)。軟件無線電中對于不同信道信息的處理，需要利用不同的數(shù)字濾波器對信號進(jìn)行接收，利用DSP硬件編程語言，在同一個DSP硬件平臺上，可以通過改變?yōu)V波器系數(shù)的方法很容易地完成對不同階數(shù)的濾波器設(shè)計，從而實(shí)現(xiàn)DSP解決方案為軟件無線電中的數(shù)字信號處理開創(chuàng)了新的領(lǐng)域，它已具有許多新的專用開發(fā)工具，如本文使用的CCS開發(fā)環(huán)境，DSP Builder等。對不同信道信息的接收，這為軟件無線電信道處理提供了可行的方法。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。圖中只截取了1024點(diǎn)的一個周期的數(shù)據(jù)。else { for(i=0。為了使循環(huán)尋址正常進(jìn)行，除了用循環(huán)緩沖區(qū)長度寄存器(BK)來規(guī)定循環(huán)緩沖區(qū)的大小外，循環(huán)緩沖區(qū)的起始的N個最低有效位必須為0。要做到這一點(diǎn)，必須利用BK(循環(huán)緩沖區(qū)長度)寄存器實(shí)現(xiàn)按模間接尋址。接著，進(jìn)行第二次乘法累加運(yùn)算,最后ARx指向x(n4)。例如下面指令: 延時指令與其它指令相結(jié)合，可以在同樣的機(jī)器周期內(nèi)附加完成這些數(shù)據(jù)傳送操作。在這里，我們先用N=6的線性緩沖區(qū)存儲器來說明。它不斷地輸入樣本x(n)，經(jīng)延時(z)，做乘法累加，再輸出濾波結(jié)果y(n)。匯編代碼內(nèi)除了C54x機(jī)器指令外，還可以有匯編偽指令(asse。(2) C優(yōu)化器對語法分析器的輸出文件進(jìn)行優(yōu)化，目的是縮短代碼長度和提高代碼執(zhí)行效率。對于開發(fā)者，要想在有限的開發(fā)周期內(nèi)充分利用DSP器件的每個MIPS，有效的開發(fā)工具至關(guān)重要。因此，DSP在進(jìn)行連續(xù)的乘法運(yùn)算時，每一次乘法運(yùn)算都是單周期的。(2)具有高度并行性和專用硬件邏輯的CPU設(shè)計，提高了芯片的性能。第3章基于DSP平臺的軟件無線電信道的設(shè)計在這一章里，通過運(yùn)用DSP的集成開發(fā)環(huán)境CCS，完成了軟件無線電中信道處理技術(shù)的設(shè)計與理論實(shí)現(xiàn)，這是本論文的重點(diǎn)研究內(nèi)容。figure。在此程序中,向量b[0,0,0,0,0,0,0,0,0,0]就是所求濾波器的系數(shù)，在此設(shè)計的是18階濾波器，所以濾波器的返回系數(shù)有19個。Wn是一個包含兩個元素的向量，Wn=[W1 W2],其通帶為W1WW2。窗函數(shù)法設(shè)計FIR濾波器的基本思想是:根據(jù)給定的濾波器技術(shù)指標(biāo)，選擇濾波器長度N和窗函數(shù),使其具有最窄寬度的主瓣和最小的旁瓣。fir2()函數(shù)設(shè)計的FIR濾波器，其濾波器的頻率特性由矢量f和m決定，f、m分別為濾波器的期望幅頻相應(yīng)的頻率相量和幅值相量。FIR濾波器的軟件實(shí)現(xiàn)可以選用許多算法語言來完成，例如C語言，Pascal語言等。 由于受N個采樣點(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。4)驗(yàn)算技術(shù)指標(biāo)是否滿足要求。(1)窗函數(shù)法窗函數(shù)設(shè)計法的基本原理是:從所要求的理想濾波器的頻率響應(yīng)出發(fā)，經(jīng)過傅立葉反變換導(dǎo)出。（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)中沒有單獨(dú)項(xiàng)，相等的項(xiàng)合并成N/2項(xiàng)。 FIR帶通濾波器的設(shè)計與實(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實(shí)現(xiàn)—有限沖激響應(yīng)濾波器(FIR)和無限沖激相應(yīng)濾波器((IIR)。這些特點(diǎn)都非常適合數(shù)字信號處理中的濾波器設(shè)計的有效實(shí)現(xiàn)，并且它速度快，成本低，在過去的20多年的時間里，軟件可編程的DSP器件幾乎統(tǒng)治了商用數(shù)字信號處理硬件的市場。 （3）性能分析和計算機(jī)仿真