【正文】 明，軟件無線電的理念和開發(fā)工具，已經(jīng)在下一代通信產(chǎn)品的發(fā)展正扮演著越來越有影響力的角色。我國提出的3G移動通信系統(tǒng)的方案TDSCDMA，也是軟件無線電的核心技術思想之一，我國對于軟件無線電的研究和應用已到了一個新的階段。 （2）具有較強的開放性，軟件無線電在結(jié)構上采用了標準化、模塊化的方式，其軟、硬件結(jié)構可以隨著器件和技術的發(fā)展，功能和要求的提高來更新或升級。第二章 軟件無線電系統(tǒng)結(jié)構介紹與DSP芯片選擇考慮到DSP的通用性、靈活性和開發(fā)調(diào)試比較容易等特點,使用目前通用的數(shù)字信號處理器作為完成信號軟件處理的硬件核心,所有的軟件處理都是通過對DSP的編程完成的。按照 A/D與D/A轉(zhuǎn)換器的工作頻帶是位于射頻還是中頻的不同，和采樣的方式不同來區(qū)分，可以將軟件無線電分為三種結(jié)構形式：射頻全帶寬低通采樣軟件無線電結(jié)構、射頻直接帶通采樣無線電結(jié)構和寬帶中頻帶通采樣軟件無線電結(jié)構[12]。80年代開始了第二個階段，DSP從概念化走向了產(chǎn)品化的發(fā)展，TMS32010所實現(xiàn)的出色性能和特性備受業(yè)界關注。其結(jié)構相對比較簡單、乘法－累加（MAC）運算速度快，但受其字長限制運算精度低、動態(tài)范圍小。（3）芯片的硬件資源不同的 DSP 芯片所提供的硬件資源也不盡相同，如片內(nèi) RAM、ROM 的數(shù)量，可擴展的外部存儲空間，總線接口、I/O 接口等，可以適應不同的具體需求。濾波器ADCFPGAFIFODSP系統(tǒng)天線FIFODAC麥克風 一種基于DSP的軟件無線電硬件平臺在這里DSP系統(tǒng)可以包含單個或者多個通用DSP,例如可以用2片TMS320DM642, FIFO可以自動存儲轉(zhuǎn)換結(jié)果,DSP芯片也可以有外部資源。本系統(tǒng)是一個單通道通信系統(tǒng)，DSP芯片作為數(shù)字信號處理部分的硬件核心，系統(tǒng)的核心結(jié)構采用DSP+A/D+D/A。 A/D 轉(zhuǎn)換器在 DSP 的外圍電路中，A/D轉(zhuǎn)換器是一個十分重要的器件，用來使輸入的模擬信號量化為數(shù)字信號，為后續(xù)的 DSP 處理做準備。LRCOUT：數(shù)據(jù)口 ADC 輸入的幀同步信號。描述的方式可以是人工語言,也可以是流程圖或算法描述。系統(tǒng)集成是將軟硬件結(jié)合起來,進行總體的調(diào)試。在數(shù)字域內(nèi)實現(xiàn)時要對上式進行數(shù)字化,即 (42)為采樣頻率的角頻率。與AM調(diào)制相對應,在DSP中實現(xiàn)一個完整的AM解調(diào)軟件無線電接收系統(tǒng)需要實現(xiàn)下變頻,AM解調(diào),低通濾波。用循環(huán)緩沖器大小寄存器（BK）確定緩沖器的大小，長度為R的循環(huán)緩沖器必須從一個N bit（N滿足2nR的最小整數(shù)）邊界開始，即循環(huán)緩沖器基地址的最低N位必須為0。致 謝在這次的畢業(yè)設計過程中，我遇到了許多意想不到的困難，經(jīng)過老師和同學的幫助都一一得到了解決。本論文實現(xiàn)了軟件無線電的系統(tǒng)的設計和研究,并在美國德州儀器公司(TI)的TMS320DM642上加以實現(xiàn),這主要是一種軟件無線電技術研究方法上的創(chuàng)新。因為要兼顧DSP的處理速度和濾波器的技術指標，設計中采用了30階的 FIR 濾波器，其系數(shù)對稱，有：,其輸出方程為：可見乘法運算的次數(shù)減少了一半,減少了DSP的運算次數(shù)。所以,有: (45)即: (46)式中=,=。因此，調(diào)制模塊可以不斷更新軟件，以適應調(diào)制系統(tǒng)的開發(fā)，它具有相當大的靈活性和開放性[18]。軟件設計和編程主要根據(jù)系統(tǒng)要求和所選的DSP芯片編寫相應的DSP匯編程序,若系統(tǒng)運算量不大且有高級語言編譯器支持,也可用高級語言(如C語言)編程。經(jīng)過判決處理后，然后將數(shù)據(jù)發(fā)往發(fā)送pingpong 緩存，由 EDMA 發(fā)送到AIC23B中。大多信號的處理都選擇用通用可編程DSP來處理,另一部分則用如高速FFT和擴頻匹配濾波器等,為達到實時處理要求,用專用處理器實現(xiàn)，基于DSP硬件的設計是目前可實現(xiàn)的一種設計與研究[17]。靈活應用軟件無線電的基本硬軟件模塊,可使軟件無線電設備對傳播條件具有多種自適應能力，多種抗干擾能力，靈活可變的多址方式，用戶需要的多種業(yè)務及多種組網(wǎng)與接口能力等。計算機工作站功能是最多的,開發(fā)工具也非常多,系統(tǒng)擴展性和現(xiàn)場可編程性都非常強,但是尺寸和成本卻太高； FPGA現(xiàn)場可編程性和系統(tǒng)擴展性很好,但是功能較少；ASIC雖然系統(tǒng)擴展性強，但是功能卻一般,且無現(xiàn)場可編程性；DSP功能和現(xiàn)場可編程性都比較強,尺寸和成本以及系統(tǒng)擴展性也相當適中,所以一般都采用基于DSP硬件平臺來設計的方案。運算速度可以通過指令周期、MAC 時間、FFT 執(zhí)行時間、MIPS 等一些性能指標來衡量。隨著新的通信系統(tǒng)中，傳輸模式和多媒體智能終端的快速發(fā)展，需要在實踐中的不斷發(fā)展，改進和優(yōu)化算法，標準和程序。 DSP的發(fā)展DSP產(chǎn)業(yè)在約40年的歷程中經(jīng)歷了三個階段：第一，DSP就是數(shù)字信號的處理，并作為一個新的理論體系廣為流行。近年軟件無線電有了一定的發(fā)展,但仍面臨許多技術挑戰(zhàn),比如高速A/D、數(shù)字信號處理(DSP)、射頻前端、天線技術等。第一章主要介紹了軟件無線電的發(fā)展和實現(xiàn)方案。實現(xiàn)軟件無線電終端的技術要點是與它的特性相對應的,。SDR的無線通信的移動設備是需要具備可重新編程和可以重構的能力，使這個裝置可以用在多種模式（標準），多個頻帶和多種功能。1995年5月，Mitola在IEEE Communication Magazine的軟件無線電?？匣仡櫜⑶矣懻摿塑浖o線電不斷發(fā)展的概念、結(jié)構，技術上可能在未來所面臨的挑戰(zhàn)以及軟件無線電可能帶來的一系列的經(jīng)濟效益，在這一期?？l(fā)表之后，商用的軟件無線電的研究開始起步。芯片結(jié)合軟件技術實現(xiàn)通信功能，該系統(tǒng)還計劃標準的同步串行接口連接終端的多樣化，使它具有很高的安全性和廣泛的適用性。此外，使用軟件的方法來取代以往的模擬電路，其功能的實現(xiàn)。為了使不同的設備之間實現(xiàn)可靠和高效率的通信和相互協(xié)作，美軍的官方軍隊進行了第一次通用軟件無線電的工作，其目標在于研制一種能包容很寬的無線頻帶、能接收多種信道調(diào)制方式的具有很強“可互操作性”無線電臺[4]。軟件無線電和軟件控制的數(shù)字無線電不同之處，是在于軟件無線電的最終目的就是要使通信系統(tǒng)擺脫硬件系統(tǒng)結(jié)構的束縛，在系統(tǒng)結(jié)構相對通用和穩(wěn)定的情況下，通過軟件來實現(xiàn)其各種功能。第三,就對于基帶來說,信號的處理主要包括調(diào)制解調(diào)、均衡和脈沖整形等,它們要求所用的DSP器件具有足夠的處理和工作的能力和有限的能量消耗。從前端接收下來的信號，或?qū)墓Ψ虐l(fā)射出去的信號都要經(jīng)過數(shù)字信號處理器處理：或進行頻譜分析、信號解調(diào)、信號類型識別，或進行信號的數(shù)字上下變頻，或進行各種樣式的數(shù)字調(diào)制、數(shù)字濾波、比特流的編碼、譯碼、同步信號的獲取等等。隨著通信技術數(shù)字化發(fā)展,現(xiàn)代無線系統(tǒng)越來越多的功能可以用軟件來實現(xiàn)。這種寬帶中頻結(jié)構再配以后續(xù)的數(shù)字化處理，使其具有很好的波形適應性，信號帶寬適應性和可擴展性。 近年來，DSP芯片，應用軟件和系統(tǒng)發(fā)展非常迅速，年均增長率高達40%。進行 DSP 應用系統(tǒng)的設計，選擇 DSP 芯片是一個非常重要的環(huán)節(jié)。L1高速緩存16kBC64xDSP內(nèi)核SDRAML2高速緩沖存儲器 256kB增強型的DMA控制器視頻端口0L1數(shù)據(jù)緩沖區(qū)16kB視頻端口2視頻端口1MCASP10/100Mbit/s 以太網(wǎng)66MHz PCIEMIF DM642結(jié)構示意圖、軟件實現(xiàn)的選擇標準的軟件無線電采用模塊化結(jié)構的寬帶A/D和D/A及高速DSP來建立VME公共硬件平臺,支持并行、流水線及異種多處理機；將射頻、中頻、基帶和比特流部分組裝在一個VME系統(tǒng)中,來完成無線電系統(tǒng)的基本的功能；用工作站將用戶接口、研究工具、開發(fā)工具和本地信源編碼/解碼等都集成在一起,提供對系統(tǒng)的軟件支持。DSP編程語言C和匯編語言，軟件編程相對簡單，但它的編程通常是串行處理，而不是平行的，它僅僅是在芯片之間的平行，但FPGA可以實現(xiàn)高性能并行，這就是為什么我們介紹FPGA的一個重要原因。通用DSPJTAG仿真外部時鐘外部時鐘窄帶A/DD/A基帶信號調(diào)制信號PC開發(fā)軟件窄帶A/DD/A射頻前端射頻信號語言信號 系統(tǒng)硬件框圖在圖 所示的系統(tǒng)硬件框圖中，DSP 完成數(shù)字信號處理算法的實現(xiàn)等功能。DSP處理完成后將數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)據(jù)從耳機或者立體聲輸出。系統(tǒng)上電后首先完成自己的初始化，包括 RAM 的配置、中斷的開放和屏蔽等，然后就是 EDMA，I2C，AIC23B，MCASP等的設置。DSP的軟件編程既可以用匯編語言又可以用C語言,極大地方便了DSP開發(fā)人員。根據(jù)常規(guī)的方法，來產(chǎn)生調(diào)制信號的硬件電路，或模塊的需要，然后進行通信單元，生成幾個，幾十個調(diào)制信號，該電路將是十分復雜的，而且還添加兩個新的調(diào)制方法是非常困難的。軟件無線電解調(diào)方法也可以實現(xiàn)軟件，采用相干解調(diào)的一般方法。IIR 濾波器可以用比 FIR 濾波器少的階數(shù)來滿足相同的技術指標，但 FIR 濾波器可得到嚴格的線性相位而 IIR 濾波器卻不能得到，有限字長效應對 IIR 濾波器的影響也較大易造成其不穩(wěn)定。通過AM調(diào)制解調(diào)的實現(xiàn)證實了軟件無線電技術在基于 DSP的硬件系統(tǒng)上是完全可行的，要實現(xiàn)不同的調(diào)制只需加載相應的軟件模塊，而無需改變硬件設計，實現(xiàn)了新一代通信平臺的開放性，可擴展性的要求。田老師和藹的笑容如春風化雨，滋潤人心，在她的指導下做畢業(yè)設計，我非常的榮幸。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。這不僅是最基本的軟件無線電是最關鍵的問題，下面進行詳細討論和闡述。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)波的包絡會出現(xiàn)嚴重的失真效果,但不能恢復到原來的調(diào)制信號的波形,也就是說，會產(chǎn)生過量的調(diào)幅。應用系統(tǒng)的其它軟件可以根據(jù)實際情況進行調(diào)試。(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。TLV320AIC23B 的工作模式共有 4種，分別是Right justified，Left justified， IS Modes， DSP Mode。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)。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，調(diào)制和解調(diào)，編碼和解碼方法。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)構仍能滿足設計要求。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。浮點 DSP 芯片動態(tài)范圍大，運算精度高