【導讀】摘要隨著無線通信技術的高速發(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，軟件無線電技術正是適應這種需求。SDR將朝著理想的SR方向發(fā)展，其數(shù)字化將在天線端進行，所需要的所有處理都通過駐留在高速數(shù)字信號處理單元中的軟件來實現(xiàn)。本論文實現(xiàn)了一個簡單的發(fā)送和接收系統(tǒng)基于DSP芯片，并完成了部分關鍵軟件無線電技術的研究。軟件無線電是基于一個開放的，標準化，模塊化，通用平臺。各種波形的實現(xiàn)與軟件，其中包括頻率范圍，調制信號，數(shù)據(jù)類型和通信協(xié)議，安全的關鍵。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)。軟件無線電系統(tǒng)是建立在DSP硬件平臺的。本文提出了一種基于DSP的軟件無線電系統(tǒng)的一般結構特點，給出了軟件無線電系統(tǒng)中采用的總體結構。芯片結合軟件技術實現(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。大部分專家認為，“軟件定義無線電”將是一個解決全球無

　　

【正文】 制信號的信息包含在I(t)和Q(t)內。在數(shù)字域內實現(xiàn)時要對上式進行數(shù)字化,即 (42)為采樣頻率的角頻率。在對調制信號和載波頻率進行數(shù)字化時,采樣頻率可能不同,其中的多相濾波器的主要作用就是用來增加數(shù)據(jù)源的采樣速率,使得調制信號的采樣速率和載波的采樣速率相同。 AM調制算法及其DSP實現(xiàn)調幅是使高頻載波的頻率隨信號改變的調制，是使載波的振幅隨調制信號的變化規(guī)律而變化。用單音信號進行調幅時,其表達式可改寫為: ,其中為調制信號,為調制指數(shù),它的范圍在(0,l)之間,如果l,已調波的包絡會出現(xiàn)嚴重的失真效果,但不能恢復到原來的調制信號的波形,也就是說，會產(chǎn)生過量的調幅。如果是正交調制,只要令就行了。用 MATLAB 進行算法驗證，得到調幅波，如圖 所示。圖 調幅調制仿真波形雖然調制的方式會有所不同，但實際上不超過一個（或幾個）的調制參數(shù)來控制所述調制載波信號，使這個參數(shù)按照調制信號的規(guī)律而變化。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制叫做連續(xù)波調制。這里只討論連續(xù)波調制信號解調。軟件無線電解調方法也可以實現(xiàn)軟件，采用相干解調的一般方法。正交調制法從理論上來說可以對幾乎所有的調制樣式進行解調,。NCOS（n）LPFLPF解調算法解調輸出Cos（w）Sin（w） 數(shù)字正交解調的實現(xiàn)框圖己調信號的數(shù)字表達式為: (43)調制信號可以分別“寄生”在已調信號的振幅、頻率和相位中,相應的調制就是調幅、調頻及調相這三大類調制方式,由于頻率與相位有著一定的關系,為便于分析,可將上式改寫為: (44)式中表示載波的角頻率。所以,有: (45)即: (46)式中=,=。這就是我們所希望獲得的同相和正交的兩個分量,根據(jù)和,就可以對各種調制樣式進行解調了。 AM解調算法及其DSP實現(xiàn)據(jù)上節(jié)的信號解調通用模型的分析可知,對于式44,AM調制信號的；；為調制信號； (n)= 為載波的初始相位。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得到調制信號。與AM調制相對應,在DSP中實現(xiàn)一個完整的AM解調軟件無線電接收系統(tǒng)需要實現(xiàn)下變頻,AM解調,低通濾波。用 MATLAB 進行算法驗證，得到解調波，如圖 。圖 調幅解調仿真波形 數(shù)字濾波器的選擇與實現(xiàn)采樣定理是基于理論的軟件無線電，軟件無線電的第一要解決的問題是如何對輸入的模擬信號進行數(shù)字化，這是所需的模擬信號進行采樣。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。Nyquist采樣定理：設有一時間連續(xù)頻率帶限信號頻率帶寬為 2，其頻帶限制在 0:內。如果用抽樣頻率為對信號進行采樣，且滿足≥2，則樣值序列可以無失真地恢復原時間連續(xù)信號。這就是Nyquist采樣定理，簡稱采樣定理[19]。數(shù)字濾波器可分為有限沖激響應(FIR)和無限沖激響應（IIR）。IIR 數(shù)字濾波器是遞歸結構的系統(tǒng)，F(xiàn)IR 是非遞歸結構的系統(tǒng)。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。而本論文中對相位的線性要求比較高，因此采用 FIR 濾波器。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。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)。DSP的FIR濾波器實現(xiàn)的系統(tǒng)結構需要在存儲器中構建一個循環(huán)緩沖器，這個循環(huán)緩沖器就是一個包含最新數(shù)據(jù)在內的滑動窗口[20]。當新的數(shù)據(jù)將要來臨時，緩沖器就會覆蓋最早的數(shù)據(jù)。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)以上設計思想。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。R的值必須裝入BK。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。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。循環(huán)緩沖器的指針（INDEX）就是 ARx 的低 N位，步長（step）就是加到輔助寄存器或從輔助寄存器中減去的值。 AM調制解調實現(xiàn)分析以上算法的實現(xiàn)過程只對AM調制解調作了基本的論述分析，但實現(xiàn)過程有著廣泛的普遍性。目前最常用的模擬調制方式主要有:AM、FM、SSB 等，數(shù)字信號的調制方式很多，如QPSK、MSK、GMSK、ASK、FSK、PSK 等等。如果按照傳統(tǒng)的設計方法，每個需要實現(xiàn)了模塊化設計，硬件電路，然后是通信設備，或者如果你想要兼容幾十調制，然后將電路非常復雜，而且無法隨需求來進行擴展。軟件無線電是以通用數(shù)字信號處理的硬件系統(tǒng)為平臺的，使用各種調制和解調方式，每個調制算法都可以用一個軟件模塊實現(xiàn)，當需要采用某種調制方式的時候，可以加載適當?shù)某绦虬?，這樣就可以通過不斷地更新軟件模塊以適應不斷變化的通信系統(tǒng)，使軟件無線電具有極大的開放性和靈活性。通過AM調制解調的實現(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。結 論軟件無線電技術被認為是未來通信以及未來無線電技術發(fā)展的方向，它強調的是使通信系統(tǒng)從硬件結構的桎梏中解放出來，提出了以開放性的最簡硬件為通用平臺，使用可升級、可重新配置的應用軟件來實現(xiàn)各種無線電功能的設計新思路。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。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。整個設計階段，軟件算法是系統(tǒng)成功的關鍵在實現(xiàn)特定的算法設計和實現(xiàn)，在此過程中，對所學的基礎理論的理解更加深刻。軟件無線電技術涵蓋范圍廣泛，基于DSP也很難實現(xiàn)，由于時間的限制和技術水平，該系統(tǒng)仍有許多方面有待提高。論文中設計的軟件無線電模型十分簡單，下一步可以在此基礎上設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用的中頻頻率。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。在這里我首先要感謝的是田老師，她在我畢業(yè)設計整個過程中給予了我大力的幫助，讓我學到了許多設計思想和設計方法，感謝她給我所設計的系統(tǒng)提出的許多寶貴的意見和建議，以及提出的系統(tǒng)的不足之處，還有我的組員們，能讓我在設計過程中不斷的去完善這個軟件無線電系統(tǒng)。在做畢業(yè)設計的過程中我學到了很多東西，受益非淺，在此表示衷心的感謝！ 因為大四畢業(yè)之際，我忙著找工作，起初的中期檢查并沒有認真的完成，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)設計的意義和重要性。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。再次向老師表達我的謝意！ 最后，即將畢業(yè)，非常感謝這個我生活和學習的美麗校園，在這個美麗的學校里，我學習著、收獲著、成長著，到如今準備畢業(yè)，相信不管未來在哪，我都會記得這個揮灑青春和汗水的地方。參考文獻 : [1].吳啟暉，莫永成，王金龍等．第三代移動通信系統(tǒng)中的軟件無線電技術[M]．移動通信，2000．2：15～19[2].鈕心忻，楊義先．軟件無線電技術與應用．北京：北京郵電出版社，2000．9．10～13[3].吳利民，薛峰，吳寧生．軟件無線電技術及其應用．武漢：武漢大學出版社，2000．6．14～21[4].Joseph Mitola．The Software Radio Architecture．IEEE Communications Magazine．1995．5：26～38[5]. Walter Tuttlebee[英]. 軟件無線電技術與實現(xiàn). 電子工業(yè)出版社，2004[6].[D].武漢理工大學,2004[7].SPG Chappel Rapid development of reconfigurable systems．Proceeding of 12th IEEE International Workshop on Rapid System prototyping．2001：44～49[8].張俊杰. 基于軟件無線電的多DSP平臺關鍵技術的研究[D]. 哈爾濱工程大學，2006[9].M．Vasilko，L．Machacek，M．A rapid prototyping methodology and platform for seamless munication systems，Proceeding of 12th IEEE International Workshop on Rapid System Prototyping，2001：70～76[10]. Mitola Joe. Software radios［J］.IEEE Communications Magazine，(1)：24～25. [11].邸平，王輝，[J]. 微處理機，(4)[12].許華,郭建新,[J].電訊技術, 2003(4): 37～40.[13].[J]. 國外電子元器件，2006.(6)[14].任麗香,:電子工業(yè)出版社,2001:197～233.[15].俞斯樂，褚晶輝. 軟件無線電及其實現(xiàn)技術[J].通信技術，2002.(2)[16].Andrew Bateman, Iain PatersonStephens. DSP算法、應用與設計,陳建,陳 偉,:機械工業(yè)出版社，～256[17].程心欲,[J].計算機與數(shù)字工程,(5):33～35.[18].[D].華中科技大學，2009[19].王立寧,樂光新,:人民郵電出版社，～231[20].:人民郵電出版社,:259～34336