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本文由罗云飞2008贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。长春工业大学硕士学位论文基于软件无线电的短波电台设计姓名：路永健申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：林志琦20070301长春工业人学硕｛：学位论文摘要无线通信在现代通信中占据着极其重要的位罱，被广泛应用于商业、气象、军事、民用等领域。软件无线电是一种新的无线通信技术，它基于一个通用的可编程的硬件平台，通过软件编程来实现各种标准和通信制式，可以方便地增加许多新的通信功能。从传统的模拟无线电到数字无线电，再到软件无线电，代表了无线电技术发展的趋势。软件无线电系统的硬件结构与功能相对独立，这样就可以基于相对通用的硬件平台，通过软件实现不同的通信功能，并可对工作频率、系统频带、调制方式等进行编程控制，系统的灵活性大大增加。本设计基于软件无线电的思想，使用软件的算法直接对短波信号进行处理，语音调制语音信号全数字解调。软件无线电的定义是将天线后的信号进行数字化，所有的过程实现软件化、可编程化。但是由于Ａ／Ｏ等器件的性能和处理器处理速度的限制，就出现了比软件无线电更实际的解决办法，也就是说，它的处理过程仍然对高频保留了模拟部分。ＳＤＲ的模拟部分包括了混频和放大，而本设计由于Ａ／Ｄ器件的输入信号幅度的限制，只对天线接收来的信号进行滤波、放大后再进行数字化。．本设计基于软件无线电的思想，旨在对应用软件无线电设计思想的初步探讨，应用Ｎｉｏｓ软核处理器设计软件无线电短波电台。本论文的设计主要应用于军事啦兵手持电台。论文中分别论述了构建软件无线电体系电台的硬件结构及工作原理，其功能通过软件编程的思想，实现调频、调幅等多种通讯方式。本论文根据设计要求给出了硬件整体方案。并分别对模拟前端、中频Ａ／Ｄ、数字下变频、ＤＤＳ、处理器及语音编码等部分做了详细的设计阐述。在基于Ｎｉｏｓ软核设计的基础上，对外围器件的选用及功能做了较全面的描述，给出了外围器件与Ｎｉｏｓ软核的电路连接方式和软件接口程序。在本系统处理器设计上，论文对Ｎｉｏｓ软核构建和生成方法做了详细的设计论述。最后，对整个系统应用～ＩＡＴＬＡＢ来完成软件无线电中频数字处理的计算机仿真。关键词：软件无线电采样中频数字化ＦＰＧＡＮｉｏｓ长春工业大学硬上学位论文ＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｔａｋｅｓｕｐｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｍｏｄｅｍｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄｉｓｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｅｄｉｎｂｕｓｉｎｅｓｓ，ｗｅａｔｈｅｒｆｏｒｅｃａｓｔ，ｍｉｌｉｔａｒｙｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｃｉｖｉｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｎｄｏｔｈｅｒｏｎｒｅｇｉｏｎｓ．Ｓｏｆｔｗａｒｅｒａｄｉｏｉｓａａｎｏｖｅｌｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｗｈｉｃｈｉｓｂａｓｅｄｖｅｒｓａｔｉｌｅｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｐｌａｔｆｏｒｍｔｏｒｅａｌｉｚｅａｌｌｋｉｎｄｓｏｆｔｈｅｎｅｅｄｏｆｍａｎｙｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｎｅｗｍｏｌｄｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｃｒｉｔｅｒｉｏｎｓｆｕｎｃｔｉｏｎｓ．Ｒａｄｉｏａｎｄｔｏｍｅｅｔａｎｄｓｙｓｔｅｍｓｈａｖｅｍｉｇｒａｔｅｄｆｒｏｍａｎａｌｏｇｔｏｄｉｇｉｔａｌｉｎｓｅｖｅｒａｌｗａｙｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｓｏｕｒｃｅｓｙｓｔｅｍｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｔｏａｎｄｃｈａｎｎｅｌｃｏｄｉｎｇｔｏｈａｒｄｗａｒｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．Ｒｅｃｅｎｔｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｒａｄｉｏｐｒｏｔｏｔｙｐｅｈａｓｅｘｔｅｎｄｅｄｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｓｏｆｒａｄｉｏｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂｙｌｉｂｅｒａｔｉｎｇｃｈｒｏｎｉｃｓｂａｎｄｗｉｄｔｈ，ａｎｄｈａｒｄ－ｗｉｒｅｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙｂａｎｄ，ｃｈａｎｎｅｌｃｈａｎｎｅｌｃｏｄｉｎｇ．Ｔｈｅｓｅｅｆｆｏｒｔｓｈａｖｅｌｅｄ璐ｔｏｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙｒｅｃｅｉｖｅｒｓｓｙｓｔｅｍｏｆｓｏｆｔｗａｒｅｒａｄｉｏ．Ｉｎｍｙｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｄｅｓｉｇｎ，ｓｉｇｎａｌｉｓｐｒｏｃｅｓｓｅｄｄｉｒｅｃｔｌｙｗｉｔｈｓｏｆｔｗａｒｅｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｓｏｆｔｗａｒｅｒａｄｉｏｉｄｅａ，ｗｈｉｃｈｒｅａｌｉｚｅｓｔｈｅＡＭｓｉｇｎａｌｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ．ＴｈｅｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｏｆＳｏｆｔｗａｒｅＲａｄｉｏｉｓｔｈａｔｔｈｅｓｉｇｎａｌｉｓｄｉｇｉｔａｌｉｚｅｄａｆｔｅｒａｎｔｅｎｎａ，ｍａｋｅｓｏｆｔｗａｒｅ．ＢｕｔａｌｌｐｒｏｃｅｓｓｅｓｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅａｎｄｍａｋｅａｌｌｐｒｏｃｅｓｓｅｓｂｅｄｉｓｐｏｓｅｄｂｙｗｉｔｈｔｈｅｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｏｆｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＡ／Ｄａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｓｐｅｅｄｏｆｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ｔｈｅｍｏｒｅｔｏｓａｙ，ＳＤＲｒｅｓｅｒｖｅｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄ—ＳＤＲ（Ｓｏｆｔｗａｒｅ—ｄｅｆｉｎｅｄＲａｄｉｏ）ｅｍｅｒｇｅｓ，ｔｈａｔｉｓａｎａｌｏｇｐａｒｔｏｆｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙ．ＴｈｅａｎａｌｏｇｐａｒｔｏｆＳＤＲｉｎｃｌｕｄｅｓｍｉｘｉｎｇａｎｄｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｉｇｎａｌｆｒｏｍｆｒｏｍａｎｔｅｎｎａ．Ｉｎｍｙｓｙｓｔｅｍ，ｉｎｐｕｔｓｉｇｎａｌａｎｔｅｎｎａｉｓｆｉｌｔｅｒｅｄａｎｄｏｎｍａｇｎｉｆｉｅｄａｎｄｔｈｅｎｄｉｇｉｔａｌｉｚｅｄ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｉｓｂａｓｅｄｔｈｅｉｄｅａｏｆｓｏｆｔｗａｒｅ—ｄｅｆｉｎｅｄｒａｄｉｏ，Ｓｅｅｋｉｎｇｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅｒａｄｉｏ，Ｎｉｏｓｓｏｆｔｃｏｒｅｐｒｏｃｅｓｓｏｒｉｓｕｓｅｄｔｏｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｓｏｆｔｗａｒｅｏｆｒａｄｉｏｓｈｏｒｔｗａｖｅｒａｄｉｏ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｍａｉｎｌｙｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｍｉｌｉｔａｒｙｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｓｉｎｇｌｅｉｎｆａｎｔｒｙ．ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｓｏｆｔｗａｒｅｒａｄｉｏｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅｒａｄｉｏｈａｒｄｗａｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｗｅｒｅｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｄｅｓｃｒｉｂｅｄｂｕｉｌｔ．ａｎｄＩｎａｃｃｏｒｄａｎｃｅｗｉｔｈｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｐｌａｎ，ｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｗｅｒｅｇｉｖｅｎｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ａｎｄｔｈｅａｎａｌｏｇｄｅｓｃｒｉｂｅｄａｓｆｒｏｎｔ，Ａ／Ｄ，ＤＤＣ，ＤＤＳ，ｐｒｏｃｅｓｓｏｒａｎｄｂａｓｅｄｏｎｖｏｉｃｅｃｏｄｉｎｇＷａｓｄｅｔａｉｌｐａｒｔｏｆｔｈｅｄｅｓｉｇｎ．ＴｈｅｄｅｓｉｇｎｓａｔｈｅＮｉｏｓｓｏｆｔｃｏｒｅ，ａｎｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｕｓｅｏｆｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌｄｅｖｉｃｅｓｗｅｒｅｍａｄｅｄｅｖｉｃｅｓｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ．Ｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌａｎｄｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｗｅｒｅｇｉｖｅｎ．ＩｎｔｈｅａａｎｄＮｉｏｓｓｏｆｔｃｏｒｅｃｉｒｃｕｉｔｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓａｎｄｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｒ’ＳｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｉｏｎＮｉｏｓｓｏｆｔｎｕｃｌｅａｒＷａｓｇｉｖｅｎｄｅｔａｉｌｅｄｄｅｓｉｇｎ．Ａｔｔｈｅｌａｓｔｐａｒｔｏｆｔｈｅｐａｐｅｒ，ｔｏｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｅｅｎｔｉｒｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ＭＡＴＬＡＢｗａｓｕｓｅｄｉｎＩＦｄｉｇｉｔａｌｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｕ长春工业大学硕１Ｌ学位论文Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：，Ｓｏｆｔｗａｒｅｒａｄｉｏ，ｓａｍｐｌｉｎｇ，ＩＦｄｉｇｉｔｉｚａｔｉｏｎ，ＦＰＧＡ，Ｎｉｏｓ１１１长春工业大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：峪永也月日日期：年长春工业大学硕上学位论文第一章所谓软件无线电（ＳｏｆｔｗａｒｅＤｅｆｉｎｅｄ绪论Ｒａｄｉｏ，简称ＳＤＲ），就是采用数字信号处理技术，在可编程控制的通用硬件平台上，利用软件来定义实现无线电台的各部分功能：包括前端接收、中频处理以及信号的基带处理等等“１。即整个无线电台从射频、中频、基带直到控制协议部分全部由软件编程来完成。其核心思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带的“数字／模拟”转换器，尽早地完成信号的数字化，从而使得无线电台的功能尽可能地用软件来定义和实现”Ｈ”。总之，软件无线电是一种基于数字信号处理，以软件为核心的崭新的无线通信体系结构。１．１软件无线电技术发展历史软件无线电概念于１９９２年被首次提出，其目的就是希望建立开放式、标准化、模块化的通用硬件平台，将各种功能，如频率、调制方式、数据率、加密模式、通信协议等都用软件来完成。这样的系统具有很好的兼容性、可升级性和丌放性。由于它与军方对无线电台的要求十分吻合，能保证通信设备的通用性、兼容性和可升级性，所以美国军方对软件无线电技术十分重视，并运用这一思想＿丌始对多波段、多模式无线电台进行研究。最初由美国国防部高级研究计划局（ＤＡＲＰＡ）提出了叫Ｓｐｅａｋｅａｓｙ计划“”１”’，它覆盖的频段为２－－２０００Ｍｌｌｚ，不仅要求能实现常规的ＨＦ／ＶＩｔＦ／ＵＩｔＦ电台，还能与跳频电台、卫星终端、１１号航空数据链、民用蜂窝通信系统等进行语音、数据甚至进行图像通信。该项目于１９９５开始研究，主要由波音（Ｂｏｅｉｎｇ）和雷神（Ｒａｙｔｈｅｏｎ）两家公司负责，第一阶段主要进行软件无线电概念和需求论证研究，随后第二阶段进行了样机的丌发和演示。该项目首次对软件无线电技术进行了较全面地、系统地研究，为软件无线电技术的发展打下了基础。与此同时进行软件无线电技术研究的还有ＳｐｅｃｔｒｕｍＷａｒ项目和ＲＤＲＮ计划（ＲａｐｉｄｌｙＤｅｐｌｏｙａｂｌｅＲａｄｉｏＮｅｔｗｏｒｋｓＰｒｏｊｅｃｔ）。前者由美国麻省理工学院进行研究，主要基于工作站或Ｐｃ机对信号进行处理，来实现软件无线通信。由于Ｐｃ机的计算处理能力相对不足，所以即使联合几十台机器来实现分布式处理，能达到的带宽还是十分有限。但是该研究使得无线电通信系统和其他计算机应用平台变得十分类似，开发和试验软件十分方便。ＲＤＲＮ由Ｋａｎｓａｓ大学负责研究，主要针对无线异步传输模式（ＷｉｒｅｌｅｓｓＡＴＭ）设计，能随无线环境的变化，自适应改变链路层和网络层以实现快速部署的高速无线通信系统。该项目主要目的是进行无线ＡＴＭ协议验证、高级网络配置方法和自适应软件控制电台的实验。其试验波段为１．３ＧＨｚ、５．３ＧＨｚ和５．８ＧＨｚ，调制方式为ＭＰＳＫ、速率为１Ｍｂ／ｓ－８Ｍｂ／ｓ。现阶段，软件无线电在通信系统中，特别是在第三代移动通信系统巾的应用越来长春Ｔ业大学硕上学位论文越成为研究的热点。欧洲的先进的通信技术与业务计划中，有三项计划是将软件无线电技术应用在第三代移动通信系统中；ＦＩＲＳＴ（灵活的综合无线电系统和技术）计划将软件无线电技术应用到设计多频／多模可编程手机。这种手机可自动检测接收信号以接入不同的网络，且适应不同接续时间的要求；ＦＲＡＭＥＳ（未来的无线宽带多址系统）计划的目标是定义、研究与评估宽带有效的多址接入方案来满足ｕＭＴｓ要求，方法之一是采用软件无线电技术｛ＳＯＲＴ（软件无线电技术）计划是演示灵活的有效的软件可编程电台，它具有无线自适应接入功能，并符合ＵＭＴＳ的标准“”。我国对软件无线电技术也相当重视，例如我国提出的ＳＣＤＭＡ是一种同步的直接扩频ＣＤＵＡ（码分多址）技术，它结合了智能天线、软件无线电及