軟件無(wú)線電精選(九篇)

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第1篇：軟件無(wú)線電范文

關(guān)鍵詞：軟件無(wú)線電；數(shù)字信號(hào)處理；調(diào)制解調(diào)；數(shù)字廣播；世界數(shù)字廣播

軟件無(wú)線電是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、高速數(shù)字處理技術(shù)的迅速發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的，其基本思想就是將寬帶A/D/A變換器盡可能地靠近天線，將電臺(tái)的各種功能盡量在一個(gè)開(kāi)放性、模塊化的平臺(tái)上由軟件來(lái)確定和實(shí)現(xiàn)。該平臺(tái)的調(diào)制方式、碼速率、載波頻率、指令數(shù)據(jù)格式、調(diào)制碼型等系統(tǒng)工作參數(shù)具有完全的可編程性

1 用軟件無(wú)線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星控制平臺(tái)

傳統(tǒng)的衛(wèi)星測(cè)控平臺(tái)存在著性能不完善，調(diào)制方式、副載波、碼速率組態(tài)不靈活，體積偏大等問(wèn)題。研制和開(kāi)發(fā)通用化、綜合化、智能化的測(cè)控平臺(tái)，通過(guò)注入不同的軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)制載頻、調(diào)制方式、傳輸碼速率等參數(shù)的改變，應(yīng)用于各種軌道衛(wèi)星平臺(tái)的遙測(cè)遙控任務(wù)。

軟件無(wú)線電技術(shù)正日益廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代通信的各個(gè)領(lǐng)域。隨著A/D/A器件與DSP處理器的迅速發(fā)展，使得軟件無(wú)線電技術(shù)廣泛地應(yīng)用于陸上移動(dòng)通信、衛(wèi)星移動(dòng)通信與全球定位系統(tǒng)等。

用軟件無(wú)線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星控制平臺(tái)包括軟件無(wú)線電通用平臺(tái)的DSP技術(shù)和DSP實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制和解調(diào)。其中軟件無(wú)線電通用平臺(tái)的DSP技術(shù)又包括 TMS320C6701 DSP芯片，DSP技術(shù)在軟件平臺(tái)中的應(yīng)用，調(diào)制器與解調(diào)器。DSP實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制和解調(diào)又包括信號(hào)調(diào)制，信號(hào)解調(diào)。

軟件無(wú)線電通用測(cè)控平臺(tái)是衛(wèi)星測(cè)控平臺(tái)發(fā)展的方向，可以很好地解決原來(lái)平臺(tái)開(kāi)發(fā)成本高、周期長(zhǎng)、通用性差的問(wèn)題。以新一代DSP芯片TMS320C6000作為軟件無(wú)線電平臺(tái)的核心，可以很好地滿足需要，且有較大的冗余度，利用升級(jí)。

2 用軟件無(wú)線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)幅廣播系統(tǒng)

數(shù)字廣播是繼調(diào)幅廣播、調(diào)頻廣播之后的第三代廣播方式，它的出現(xiàn)標(biāo)志著廣播系統(tǒng)正由模擬向數(shù)字體制過(guò)渡。目前比較成熟的數(shù)字調(diào)幅廣播（DAB）技術(shù)被認(rèn)為是近期發(fā)展的重點(diǎn)，基于軟件無(wú)線電技術(shù)的DRM系統(tǒng)，該系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)從當(dāng)前的模擬廣播到數(shù)字廣播的平滑過(guò)渡。

從20世紀(jì)二十年代開(kāi)始，商業(yè)廣播先后在美、蘇、英、德、法、中等國(guó)開(kāi)播，在此后的近百年時(shí)間，廣播作為重要的傳媒工具，受到各國(guó)的重視。廣播無(wú)后經(jīng)歷了中波調(diào)幅、短波調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)頻立體聲幾個(gè)階段。

盡管調(diào)幅廣播的帶寬只有9kHz或10kHz，音質(zhì)無(wú)法與調(diào)頻立體聲相比，但是由于調(diào)幅廣播發(fā)展時(shí)間最久，全球標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，在任何地方購(gòu)買的收音機(jī)在全球各地都能使用，接收工具簡(jiǎn)單，而且可以方便地進(jìn)行室內(nèi)、外的便攜接收與車、船中的移動(dòng)接收。因此至今它仍然是世界上使用最廣泛的廣播媒體。

由于調(diào)制廣播的競(jìng)爭(zhēng)，音、視頻數(shù)字化的發(fā)展，傳媒手段的多樣化和九十年代開(kāi)始的全球數(shù)字化浪潮，使許多廣播機(jī)構(gòu)認(rèn)識(shí)到，調(diào)幅廣播必須數(shù)字化才能適應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的傳媒環(huán)境，紛紛開(kāi)始了數(shù)字調(diào)幅廣播的試驗(yàn)。

目前，歐洲和北美的一些國(guó)家均研制了DRM接收設(shè)備，這些接收設(shè)備更接近于專業(yè)接收設(shè)備，主要采用計(jì)算機(jī)插板方式，絕大多數(shù)的解調(diào)、解碼工作均由基于DSP和計(jì)算機(jī)CPU的軟件完成，它們具有便于軟件更新，可以方便適應(yīng)不同標(biāo)準(zhǔn)和新業(yè)務(wù)，便于在線測(cè)試，可以方便地使用各種分析工具等優(yōu)點(diǎn)。

我國(guó)在數(shù)字廣播領(lǐng)域與國(guó)際完全同步，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有了類似的產(chǎn)品，水平與國(guó)外產(chǎn)品沒(méi)有明顯的差距。

DRM系統(tǒng)已基本成熟，即將進(jìn)入實(shí)施階段。但是，一項(xiàng)新技術(shù)能否在全球推廣，技術(shù)本身的先進(jìn)性與可行性雖是前提，卻遠(yuǎn)非決定因素，市場(chǎng)條件和消費(fèi)者的接受程度十分關(guān)鍵。歷史上已經(jīng)有不少成功的經(jīng)驗(yàn)與失敗的教訓(xùn)，DRM也把實(shí)施問(wèn)題看作為嚴(yán)重挑戰(zhàn)。為使DRM取得成功，需要處理好三個(gè)關(guān)鍵性因素，即廣播機(jī)構(gòu)/網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行者、接收機(jī)制造商與聽(tīng)眾之間的關(guān)系。

為軟件無(wú)線電技術(shù)載體的軟件無(wú)線電電臺(tái)是“用軟件定義波段、調(diào)制方式、信號(hào)波形的電臺(tái)。信號(hào)波形由數(shù)字信號(hào)采樣產(chǎn)生，用寬帶的數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，可能還要由中頻上變頻到射頻。類似地，接收機(jī)使用寬帶的模數(shù)轉(zhuǎn)換器獲得該軟件無(wú)線電電臺(tái)節(jié)點(diǎn)所有波段的信號(hào)。接收機(jī)用通用處理器上的軟件完成信號(hào)的提取，下變頻和解調(diào)?！保s瑟夫?米托拉給軟件無(wú)線電電臺(tái)做的定義。）

理想的軟件無(wú)線電電臺(tái)應(yīng)該擁有在全頻帶工作的能力，具有極大的靈活性，任何功能的改變或增加都可以通過(guò)軟件升級(jí)來(lái)完成。由于實(shí)際條件的限制，比如寬帶前端射頻模塊的性能不夠理想、寬帶A/D/A的工作帶寬和采樣速率有限、DSP的處理能力不足、總線數(shù)據(jù)受限等，導(dǎo)致在目前的技術(shù)條件下無(wú)線實(shí)現(xiàn)上述理想軟件無(wú)線電系統(tǒng)。為了使得軟件無(wú)線電技術(shù)可以應(yīng)用于實(shí)踐，就在理想軟件無(wú)線電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了若干限制條件，使得軟件無(wú)線電犧牲了一些靈活性，換來(lái)了可實(shí)現(xiàn)性。

軟件無(wú)線電技術(shù)一經(jīng)提出就被認(rèn)為是無(wú)線電領(lǐng)域的一場(chǎng)革命，近年來(lái)“軟件無(wú)線電”的思想已經(jīng)滲透進(jìn)入了儀器儀表、自動(dòng)控制、信號(hào)處理等諸多領(lǐng)域。我國(guó)在這一領(lǐng)域的研究也得取了顯著的成果。

將軟件無(wú)線電技術(shù)與數(shù)字廣播技術(shù)結(jié)合在一起，對(duì)于數(shù)字廣播技術(shù)發(fā)展和數(shù)字廣播設(shè)備的推廣具有巨大的推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)

[1].郭彩麗，張?zhí)炜?，曾志民，?認(rèn)知無(wú)線電關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用的研究現(xiàn)狀[J].電信科學(xué)，2006（8）

[2].王翔.無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展分析[J].通信技術(shù).2007

第2篇：軟件無(wú)線電范文

關(guān)鍵詞：軟件無(wú)線電；信道化；技術(shù)研究

無(wú)線通信技術(shù)經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期的發(fā)展之后得到了迅猛的發(fā)展，如今無(wú)論是在軍用還是民用技術(shù)上，各個(gè)頻段的系統(tǒng)和模式都得到了改進(jìn)，為人們提供了多樣服務(wù)，滿足各種需求。對(duì)于無(wú)線通信的頻段和模式的研究也沒(méi)有停止過(guò)，如軟件無(wú)線電的開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)等，硬件的軟件工作平臺(tái)等，相關(guān)研究者對(duì)如何使系統(tǒng)功能具備更好的靈活性和適應(yīng)性進(jìn)行了論證和研究。

1.軟件無(wú)線電概述

軟件無(wú)線電是將硬件作為無(wú)線通信的平臺(tái)，將無(wú)線和個(gè)人通信功能納入到平臺(tái)中，使得不同的信息能夠通過(guò)不同體制的通信網(wǎng)加以傳遞，實(shí)現(xiàn)信息的互聯(lián)互通，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展，從最初的模擬信號(hào)發(fā)展到當(dāng)代的數(shù)字信號(hào)、移動(dòng)信號(hào)，其展現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)主要包括，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的通用，功能的靈活應(yīng)用，改進(jìn)和升級(jí)系統(tǒng)得到了保證，不同的通信系統(tǒng)之間可以進(jìn)行良好的具有復(fù)用性的通信。軟件無(wú)線電將對(duì)硬件的依賴轉(zhuǎn)變到獨(dú)立通信，具有很好的復(fù)用性。

軟件無(wú)線電的關(guān)鍵技術(shù)是具有計(jì)算密集型等特點(diǎn)的。與數(shù)字和模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換以及計(jì)算速度、運(yùn)算量等方式相關(guān)聯(lián)，總體目標(biāo)是建立通用的可編程的硬件平臺(tái)，在平臺(tái)中，多種信號(hào)波形和傳輸形式得到了不同的軟件模塊的互聯(lián)互通的幫助，對(duì)需求進(jìn)行了最大限度的滿足。一個(gè)軟件接收機(jī)可以適應(yīng)多種信號(hào)傳輸協(xié)議和調(diào)制波形，能夠靠近天線，靈活處理軟件。從當(dāng)前的軟件無(wú)線電的關(guān)鍵技術(shù)的內(nèi)容來(lái)看，主要包括了開(kāi)放式的總線結(jié)構(gòu)、寬帶多頻段的天線，高速率的才有那個(gè)精度，高速度的信號(hào)處理標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)字變頻濾波以及二次采樣，系統(tǒng)的數(shù)字處理運(yùn)算等。

2.軟件無(wú)線電基礎(chǔ)理論

對(duì)于軟件無(wú)線電研究的基礎(chǔ)思想，是利用天線的射頻模擬的信號(hào)，進(jìn)行數(shù)字化的天線感應(yīng)。將計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)流進(jìn)行信號(hào)處理后，得到關(guān)于軟件的各種功能的可擴(kuò)展性和環(huán)境的適應(yīng)性。軟件無(wú)線電要面對(duì)的往往是對(duì)模擬信號(hào)的采樣，對(duì)軟件無(wú)線電的基本理論基礎(chǔ)要涉及采樣定理，包括帶通信號(hào)。帶通信號(hào)的采樣定理允許在一個(gè)頻帶上進(jìn)行不同頻帶的信號(hào)的混疊。在需要對(duì)中心頻率的帶通信號(hào)進(jìn)行采樣的同時(shí)，要先對(duì)抗混疊濾波器進(jìn)行采用。

軟件無(wú)線電覆蓋的頻率范圍可以采用中頻采樣的方法進(jìn)行數(shù)字化的覆蓋.這種方法是將模擬的中頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，然后在體制的范圍內(nèi)作出超外差的接受，經(jīng)過(guò)改變頻率的數(shù)字化信號(hào)的方法，保證信號(hào)中心的頻率是固定的。

對(duì)于軟件無(wú)線電中的數(shù)字信號(hào)的交換理論的研究：實(shí)信號(hào)的頻譜一般具有共軛的對(duì)稱性。實(shí)行的正負(fù)分量是對(duì)稱的，但是相位的分量是缺失的，由正頻部分和負(fù)頻信號(hào)形成信號(hào)往往不會(huì)丟失信息和產(chǎn)生虛假信號(hào)，但是正頻得到的信號(hào)是含有正頻能量的，被稱為復(fù)信號(hào)。

真實(shí)的窄帶信號(hào)可以用解析信號(hào)來(lái)進(jìn)行表示，解析主要用于數(shù)學(xué)的分析，得到的結(jié)論是要實(shí)現(xiàn)階躍的濾波器是較難的。但是在基帶信號(hào)的作用下就較為容易，對(duì)于模擬方法實(shí)現(xiàn)窄帶信號(hào)的正交交換，缺點(diǎn)在于需要兩個(gè)正交的本振信號(hào)進(jìn)行虛假信號(hào)的制作。

數(shù)字混頻的正交交換需要先將模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字的形成，然后將兩個(gè)正交的本振序列加以相乘，得到數(shù)字低通的濾波。

3.軟件無(wú)線電信道化技術(shù)的研究

軟件無(wú)線電接受平臺(tái)的軟件，可以通過(guò)編程進(jìn)行接受，必須先指導(dǎo)信道的信號(hào)，然后采用被動(dòng)性的技術(shù)搜索到監(jiān)視設(shè)備，對(duì)持續(xù)時(shí)間短的突發(fā)跳頻等進(jìn)行全概率接受。當(dāng)今的數(shù)字化信道技術(shù)已經(jīng)不需要對(duì)信號(hào)條件進(jìn)行驗(yàn)證，其具有高信號(hào)的保真度和靈敏度，并且可以利用信號(hào)處理能力消除脈沖的重疊。

在實(shí)際環(huán)境中，利用到的雷達(dá)信號(hào)是十分密集的。多的可以達(dá)到數(shù)百萬(wàn)個(gè)，同一時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)如此多的信號(hào)，需要很廣的頻率覆蓋范圍，因此需要對(duì)任務(wù)量進(jìn)行后期的信號(hào)處理，并且提高信號(hào)處理后的準(zhǔn)確度和精確度，因此就要對(duì)接受的頻率信號(hào)進(jìn)行信道化的處理，采用正交和雙通道的數(shù)字接收機(jī)，加上并行的信道化電路，稀釋信號(hào)的密度，處理和接受雷達(dá)信號(hào)。將信號(hào)從高頻轉(zhuǎn)變到零中頻，保證信號(hào)的特征信息。

信道化接收機(jī)屬于電子截獲接收機(jī)，用戶通信信號(hào)和雷達(dá)信號(hào)的街區(qū)，截取率高，靈敏度高，能夠?qū)崿F(xiàn)超寬帶的動(dòng)態(tài)偵察，還能對(duì)多個(gè)信號(hào)進(jìn)行截獲。

數(shù)字信道化是將數(shù)字信號(hào)均分為多個(gè)頻帶信號(hào)進(jìn)行輸入，采用采樣數(shù)據(jù)分解的方法，將多路低速率的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，輸出對(duì)應(yīng)不同的頻帶。使用到的設(shè)備包括多相濾波器、頻譜搬移器等等。

使用數(shù)字式信道化的接收機(jī)是射頻分割信道等放在濾波器內(nèi)，成為電路易于處理的頻帶，將信號(hào)數(shù)字化，編程數(shù)據(jù)有產(chǎn)生頻率信息傅里葉變換。

對(duì)于信道化的信道搬遷，使用數(shù)字濾波器濾除所有的鄰道的干擾后，使用信道化功能，對(duì)數(shù)字的信道化濾波進(jìn)行解決。將無(wú)限通信中的硬件和高速數(shù)據(jù)流不匹配的情況，降低射頻采用的頻率，處理軟件無(wú)線電的帶寬的問(wèn)題，提高不同信號(hào)的適應(yīng)性和采樣率，在相同的工作頻率范圍內(nèi)的盲足的數(shù)量上進(jìn)行減少，減少簡(jiǎn)化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)頻率高的射頻信號(hào)進(jìn)行采樣，應(yīng)取得較低的變頻率，避免采樣量化的信噪比的產(chǎn)生。

隨著采樣速率提高，后續(xù)信號(hào)的處理可能出現(xiàn)速度跟不上的問(wèn)題，因此采用同步解決條算法可以計(jì)算技術(shù)吞吐率的數(shù)量，解決吞吐率較高的問(wèn)題。例如采用降速處理的方法，轉(zhuǎn)換數(shù)字的變頻技術(shù)，使用數(shù)字下變頻技術(shù)處理多速率的信號(hào)。

4.軟件無(wú)線電中的信道化技術(shù)展望

軟件無(wú)線電系信道化技術(shù)一直是通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，高效地實(shí)現(xiàn)信道化過(guò)程是統(tǒng)和寬帶數(shù)字接收機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一，得益于濾波器組等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，包含了在接收帶寬內(nèi)的單個(gè)或多個(gè)相互獨(dú)立的子帶信號(hào)，涉及的內(nèi)容包括：?jiǎn)瓮ǖ佬诺阑夹g(shù)、多通道信道化技術(shù)、采樣率轉(zhuǎn)換的高效結(jié)構(gòu)等等，基于GoertZel濾波器的改進(jìn)結(jié)構(gòu)圍繞軟件無(wú)線電中的信道化技術(shù)，通過(guò)與寬帶數(shù)字將存在的混頻序列的頻點(diǎn)位置相對(duì)固定的問(wèn)題加以解決，用于提取號(hào)以便于后端的基帶處理。未來(lái)的發(fā)展，對(duì)于軟件無(wú)線電的信道化技術(shù)來(lái)說(shuō)，首先是要分析了解現(xiàn)有的寬帶數(shù)字下變頻典型結(jié)構(gòu)，比較分析變頻多相濾波結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)混頻，提高實(shí)時(shí)處理速度，并針對(duì)用G0ertzel濾波器程，發(fā)現(xiàn)新結(jié)構(gòu)的運(yùn)算量，其提出了一種先抽取、后濾波的方法，從而可以直接獲得精確調(diào)諧。由典型結(jié)構(gòu)的器材，其中M為抽取因子，對(duì)混頻序列的調(diào)諧頻率進(jìn)行多相濾波高效結(jié)構(gòu)以及接收盲區(qū)的不足的分析，通過(guò)與現(xiàn)有高效結(jié)構(gòu)的比較，針對(duì)子帶信號(hào)具有不同帶寬和任意位置分布的情況，提出了基于非均勻?yàn)V波器組的信道化方法來(lái)完成任意分布的、不同帶寬的子帶信號(hào)的信道化接收，通過(guò)與并行單通道數(shù)字下變頻技術(shù)的比較，可以發(fā)現(xiàn)：該方法具有較低的運(yùn)算復(fù)雜度和硬件復(fù)雜度。

結(jié)合新結(jié)構(gòu)具有適中的硬件復(fù)雜度，利用所設(shè)計(jì)的幾乎完全重構(gòu)濾波器組，使得重構(gòu)信號(hào)的誤差控制在很小的范圍。實(shí)現(xiàn)了多標(biāo)準(zhǔn)的寬帶衛(wèi)星鏈路，設(shè)計(jì)高效的原型濾波器中子帶信號(hào)的動(dòng)態(tài)接收和盲信道化接收，獲取混頻序列頻點(diǎn)位置的靈活性。

嘗試采用FPGA和DsP等器件，將改進(jìn)的clc濾波器和內(nèi)插多項(xiàng)式濾波器，并嘗試從硬件上實(shí)現(xiàn)信道化結(jié)多通道接收，用不同的方法來(lái)確定所需設(shè)計(jì)的濾波器組的子信道數(shù)目，更好地實(shí)現(xiàn)無(wú)理數(shù)的采樣率轉(zhuǎn)換。

針對(duì)濾波器存在的不足，提出一種改進(jìn)的Rs濾波器新結(jié)構(gòu)，在獲得好的通阻滯特性的前提下獲得具備多模式、多標(biāo)準(zhǔn)的通信能力，結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)高度的調(diào)制濾波器組的信道化方法，簡(jiǎn)化不同的非均勻?yàn)V波器組的設(shè)計(jì)方法，來(lái)完成非均勻分布的、不同帶寬的子帶信號(hào)的信道化接收。

第3篇：軟件無(wú)線電范文

關(guān)鍵詞：軟件無(wú)線電數(shù)字信號(hào)處理調(diào)制解調(diào)TMS320C6701

軟件無(wú)線電是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、高速數(shù)字處理技術(shù)的迅速發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的，其基本思想就是將寬帶A/D/A變換器盡可能地靠近天線，將電臺(tái)的各種功能盡量在一個(gè)開(kāi)放性、模塊化的平臺(tái)上由軟件來(lái)確定和實(shí)現(xiàn)。該平臺(tái)的調(diào)制方式、碼速率、載波頻率、指令數(shù)據(jù)格式、調(diào)制碼型等系統(tǒng)工作參數(shù)具有完全的可編程性。

傳統(tǒng)的衛(wèi)星測(cè)控平臺(tái)存在著性能不完善，調(diào)制方式、副載波、碼速率組態(tài)不靈活，體積偏大等問(wèn)題。研制和開(kāi)發(fā)通用化、綜合化、智能化的測(cè)控平臺(tái)，通過(guò)注入不同的軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)制載頻、調(diào)制方式、傳輸碼速率等參數(shù)的改變，應(yīng)用于各種軌道衛(wèi)星平臺(tái)的遙測(cè)遙控任務(wù)。數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）是整個(gè)軟件無(wú)線電方案的靈魂和核心所在。通用平臺(tái)的靈活性、開(kāi)妻性、通用性等特點(diǎn)主要是通過(guò)以數(shù)字信號(hào)處理器為中心通用硬件平臺(tái)及DSP軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。經(jīng)過(guò)比較，我們采用TI公司的TMS320C6000系列DSP芯片和匹配的芯片形成一套實(shí)時(shí)的DSP系統(tǒng)。

圖1TMS320C6701結(jié)構(gòu)框圖

1軟件無(wú)線電通用平臺(tái)的DSP技術(shù)

1.1TMS320C6701DSP芯片介紹

TMS320C6701是TI公司的高性能DSP芯片，具結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

TMS320C6701的主要特點(diǎn)為：

*單指令字長(zhǎng)為32位，8個(gè)指令組成一個(gè)指令包，總字長(zhǎng)為256位，引腳與TMS320C6201系列的引腳兼容。

*體系結(jié)構(gòu)采用甚長(zhǎng)指令字（VLIW）結(jié)構(gòu)；

*硬件支持IEEE標(biāo)準(zhǔn)的單精度和雙精度指令集，支持字節(jié)尋址獲得8位/16位/32位數(shù)據(jù)，指令集中有位操作指令（包括位域抽取、設(shè)置、清除以及位計(jì)數(shù)、歸一化等）；

*1Mb(位)的片內(nèi)存儲(chǔ)空間，其中程序存儲(chǔ)空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間各512Kb；

*32b外部存儲(chǔ)器接口（EMIF），有52MB的外部存儲(chǔ)器尋址能力；

＊四通道自加載DMA協(xié)處理器，可用于數(shù)據(jù)的DMA傳輸；

*16位宿主機(jī)接口（HPI）；

*兩個(gè)多通道緩沖串口（McBSPs）；

*兩個(gè)32位通用定時(shí)器；

＊靈活的鎖相環(huán)路（PLL）時(shí)鐘產(chǎn)生器，可以對(duì)輸入時(shí)鐘進(jìn)行不同的倍頻處理；

*芯片內(nèi)部有IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)邊界掃描仿真器（JTAG），可用于芯片的自檢和開(kāi)發(fā)；

*芯片共352腳采用BGA封裝，以獲得好的高頻電氣性能，并使芯片尺寸變??；

*采用0.18μm工藝，則五層金屬組成，輸入輸出接口電壓為3.3V，核心電壓1.8V(167MHz時(shí)為1.9V)。

1.2DSP技術(shù)在軟件平臺(tái)中的應(yīng)用

每套測(cè)控平臺(tái)含雙機(jī)備份的遙控調(diào)制器與遙控解調(diào)器，雙機(jī)分別由獨(dú)立電源供電。系統(tǒng)總體框圖如圖2所示。調(diào)制器與解調(diào)器分別通過(guò)不同的RS232串口與遙控處理計(jì)算機(jī)通信，完成對(duì)調(diào)制解調(diào)器的控制及其帶數(shù)據(jù)的收發(fā)。

用戶在每次任務(wù)前通過(guò)控制計(jì)算機(jī)設(shè)置調(diào)制方式、調(diào)制參數(shù)及通信連接方式，并調(diào)用算法參數(shù)生成程序產(chǎn)生調(diào)制器和解調(diào)器中算法的預(yù)置參數(shù)，并在設(shè)備初始化時(shí)以批數(shù)據(jù)方式從串口送入DSP芯片，經(jīng)校驗(yàn)后送FlashROM中。為保證程序傳送的可靠性，采用IRQ差錯(cuò)控制方式，DSP每接收一個(gè)數(shù)據(jù)包在存儲(chǔ)的同時(shí)向計(jì)算機(jī)回傳數(shù)據(jù)信息，計(jì)算機(jī)一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)出錯(cuò)即轉(zhuǎn)入重傳方式。參數(shù)設(shè)置成功后，調(diào)制解調(diào)器根據(jù)協(xié)議發(fā)送和接收遙控指令，并將工作狀態(tài)回送遙控處理計(jì)算機(jī)，同時(shí)在遙控前端機(jī)面板上顯示。

1.3調(diào)制器與解調(diào)器硬件結(jié)構(gòu)與功能描述

硬件系統(tǒng)以DSP為核心，電路主要由下述模塊組成：電源模塊、系統(tǒng)時(shí)鐘及模式設(shè)置模塊、存儲(chǔ)器模塊、系統(tǒng)監(jiān)控模塊、與控制計(jì)算機(jī)通信模塊、調(diào)制輸出模塊、B碼時(shí)鐘接收模塊和顯示控制模塊。在解調(diào)系統(tǒng)中，除解調(diào)輸入模塊、解密接口模塊和顯示控制模塊外，其余模塊均與調(diào)制系統(tǒng)一致，如圖3所示。

調(diào)制器加電時(shí)，DSP首先通過(guò)外部存儲(chǔ)器模塊完成自加載。自加載完成后，由DSP主程序?qū)顟B(tài)顯示監(jiān)控模塊進(jìn)行參數(shù)初始化設(shè)置。在有調(diào)制任務(wù)時(shí)，首先由控制計(jì)算機(jī)對(duì)DSP進(jìn)行參數(shù)設(shè)置（如濾波器參數(shù)、調(diào)制制式、調(diào)制副載頻、調(diào)制碼速率等），然后發(fā)調(diào)制數(shù)據(jù)給DSP，由DSP的串行通信口接收數(shù)據(jù)，在DSP內(nèi)完成副載頻調(diào)制；調(diào)制數(shù)據(jù)經(jīng)DSP串口發(fā)送給數(shù)模塊轉(zhuǎn)換進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的信號(hào)過(guò)低通可編程濾波器濾波后輸出。解調(diào)器的工作過(guò)程與上類似，在檢測(cè)到有已調(diào)副載波進(jìn)入A/D通道時(shí)，啟動(dòng)解調(diào)模塊進(jìn)行解調(diào)，將解調(diào)的數(shù)據(jù)送到控制計(jì)算機(jī)。

2DSP實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制和解調(diào)

2.1信號(hào)調(diào)制

調(diào)制器的設(shè)計(jì)目標(biāo)是在可編程的硬件平臺(tái)上，通過(guò)注入不同的算法或執(zhí)行軟件，實(shí)現(xiàn)不同載波頻率、調(diào)制方式、傳輸速率和碼型的多制式的通用型調(diào)制器。它將以靈活的重構(gòu)性支持各種通信發(fā)射機(jī)的不同需求，更有利于各通信設(shè)備的互連互連?？紤]到數(shù)字直接合成技術(shù)具有數(shù)控靈活、頻率分辨率高、頻率切換快、相位可連續(xù)線性變化、覆蓋帶寬大、生成的正弦/余弦信號(hào)正交性好等特點(diǎn)，我們的設(shè)計(jì)方案是以DSPs芯片為內(nèi)核，采用軟件DDS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高精度、高性能的數(shù)字調(diào)制器。調(diào)制器的總體框圖如圖4所示。

幀分析在設(shè)備初始化時(shí)完成程序數(shù)據(jù)的接收、校驗(yàn)和轉(zhuǎn)發(fā)（向FlashROM送）。在正常工作時(shí)，從幀數(shù)據(jù)中分離出調(diào)制參數(shù)及等調(diào)制數(shù)據(jù)，分別送參數(shù)寄存器與數(shù)據(jù)寄存器。

圖5BPSK接收總體框圖

在數(shù)據(jù)格式變換中，完成將輸入的數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)制參數(shù)控制字（如相應(yīng)調(diào)制方式下的頻率控制字K、相位控制字φ和副度控制字A）和相應(yīng)格式的被調(diào)制數(shù)據(jù)，經(jīng)滾降處理后(對(duì)于FSK方式可不用滾降處理)對(duì)正弦載波進(jìn)行調(diào)制。

2.2信號(hào)解調(diào)

對(duì)于BPSK接收，我們采用相干解調(diào)方式，如圖5所示。接收信號(hào)經(jīng)帶通采樣得到原始信號(hào)序列后，首先與本地產(chǎn)生的正弦序列相混頻，然后經(jīng)低通濾波除高頻分量，得到其帶信號(hào)樣值序列（正弦序列的頻率與相位也由此樣值序列獲得）。再對(duì)基帶信號(hào)樣值序列進(jìn)行最佳判決點(diǎn)時(shí)刻波形估計(jì)，估計(jì)值送往均衡器做均衡處理，均衡結(jié)構(gòu)再做0、1判決得到最終的解調(diào)數(shù)據(jù)。解調(diào)的關(guān)鍵點(diǎn)在于本地載波的同步和符號(hào)定時(shí)誤差的提取。

ASK(FSK)信號(hào)的解調(diào)方法可分為相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩類。由于相干解調(diào)的抗干擾能力較強(qiáng)，本方案采用相干解調(diào)方式。圖6為采用相干解調(diào)時(shí)，接收端的解調(diào)總體方案流程框圖。

接收信號(hào)首先經(jīng)低通濾波器，濾除帶外噪聲（此處的低通濾波器由專用器件設(shè)計(jì)）。然后經(jīng)A/D變換，得到樣值序列，按照工作的不同階段，分兩路分別與本地相應(yīng)的相干載波進(jìn)行解調(diào)，主要包括混頻和低通濾波兩過(guò)程。解調(diào)后的信號(hào)經(jīng)低通濾波器后，恢復(fù)出基帶信號(hào)?；鶐盘?hào)進(jìn)行位定時(shí)和碼元判決，得到最終的解調(diào)數(shù)據(jù)。

圖6ASK/FSK相干解調(diào)總體流程框圖

第4篇：軟件無(wú)線電范文

關(guān)鍵詞：軟件無(wú)線電技術(shù)；數(shù)字廣播電視系統(tǒng)；應(yīng)用軟件

無(wú)線電技術(shù)最早應(yīng)用于軍事研究。1992年6月，MALTRE公司的Joe.Mitela在美國(guó)國(guó)防部的遠(yuǎn)程系統(tǒng)會(huì)議中首次創(chuàng)造了軟件無(wú)線電（Softwareradio，SWR）的概念，并把它排在軍事技術(shù)研發(fā)中優(yōu)先等級(jí)非常高的位置。盡管已經(jīng)經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，目前無(wú)線通信領(lǐng)域仍然存在著許多問(wèn)題，例如：新的通信標(biāo)準(zhǔn)及體制層出不窮，研發(fā)出來(lái)的通信產(chǎn)品生命周期非常短，研發(fā)費(fèi)用很高。多種通信體制的同時(shí)存在造成了很多研發(fā)上的資源浪費(fèi)，因而對(duì)不同體制間的兼容的要求也越來(lái)越強(qiáng)烈。除此之外，隨著使用的推廣，無(wú)線的頻帶日趨擁擠，這對(duì)通信系統(tǒng)的抗干擾能力及頻帶利用的效率都有了更高的要求。所以，以往把硬件作為核心的無(wú)線通信設(shè)計(jì)理念開(kāi)始難以適應(yīng)局勢(shì)，針對(duì)這些難題，軟件無(wú)線電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。軟件無(wú)線電的核心思想是以創(chuàng)造一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的、適用性廣泛的、模塊化的硬件平臺(tái)，以軟件編程作為實(shí)現(xiàn)無(wú)線電臺(tái)功能的主體，改變以硬件為主、功能單一的傳統(tǒng)電臺(tái)設(shè)計(jì)方法與理念。軟件無(wú)線電技術(shù)的設(shè)計(jì)手法可以減少功能單一、應(yīng)激性差的硬件電路，特別減少了模擬的環(huán)節(jié)，把數(shù)字化處理(D/A與A/D變換)盡量貼近天線。軟件無(wú)線電技術(shù)的體系講究全面的開(kāi)放性及可編程性，使用者僅僅通過(guò)軟件的更新就能改變硬件的配置結(jié)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全新的功能。這是這種優(yōu)勢(shì)，軟件無(wú)線電技術(shù)短短幾年就在通訊領(lǐng)域得到了廣泛推廣。

1軟件無(wú)線電技術(shù)介紹

1.1硬件平臺(tái)

軟件無(wú)線電技術(shù)建立了標(biāo)準(zhǔn)的、適用性廣泛的、模塊化的硬件平臺(tái)，這個(gè)硬件平臺(tái)具有很多優(yōu)良特點(diǎn)，比如可拓展性高、開(kāi)放性強(qiáng)，是軟件無(wú)線電技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)。軟件無(wú)線電技術(shù)的硬件平臺(tái)通常是由下列幾個(gè)部分構(gòu)成的。①數(shù)字上下變頻器；②模擬前端；③高速數(shù)字信號(hào)處理器；④寬帶模數(shù)變換器（A/D）；⑤寬帶數(shù)模變換器（D/A）。發(fā)射的數(shù)據(jù)源種類異常繁多，既可以是普通數(shù)據(jù)也可以是被轉(zhuǎn)換的視頻語(yǔ)音數(shù)據(jù)等輸出的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)首先要經(jīng)過(guò)信源編碼（采用MPEG或FPEG編碼），再經(jīng)過(guò)信道的編碼，當(dāng)然也可以在信道的條件下采用聯(lián)合編碼的方式，多路訪問(wèn)也有多種方法，例如，CDMA、DMA等。不同的制式系統(tǒng)下，調(diào)制部分有著不同的調(diào)制方法，比如FSK、KPSK、QPSK及DQPS等。它們必須互相兼容，調(diào)制部分還包括預(yù)設(shè)定的信息處理，比如：比特同步處理、字節(jié)同步處理等。最后數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)上下變頻、D/A變換輸送到RF的前端，最后依靠天線發(fā)射出去。上述的變換過(guò)程存在多路重復(fù)占用的情況，數(shù)據(jù)傳輸速率理論可達(dá)10Mbps。如果再進(jìn)行調(diào)制解碼、上下變頻，傳輸速率最高能達(dá)到60Msaos（引兆采樣次數(shù)的秒速率)。數(shù)據(jù)的接收過(guò)程與發(fā)射過(guò)程剛好相反。軟件無(wú)線電技術(shù)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)通常采用往往采用以VMF(標(biāo)準(zhǔn)虛擬機(jī)環(huán)境)總線，支持并行線及多處理機(jī)。

1.2軟件平臺(tái)

軟件無(wú)線電技術(shù)的軟件設(shè)計(jì)使用以開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）參考模型為基礎(chǔ)的分層軟件結(jié)構(gòu)，支持消費(fèi)者自主定制的模塊化設(shè)計(jì)，包括基本的算法以及功能模塊，下面具體列出：①函數(shù)庫(kù)和DOS的指令；②信號(hào)流轉(zhuǎn)換庫(kù)；③FIR.I濾波與FFJ波變換以及波形合成；④DPSK、AM、FM、FSK、擴(kuò)頻等調(diào)制算法庫(kù)；⑤各種無(wú)線電信令規(guī)程庫(kù)PRE-LTP，PCM，CVSD等話音編碼算法庫(kù)；⑥JPEG、MPEG、H261等圖像編碼；⑦信道糾錯(cuò)編碼庫(kù)開(kāi)放性的重要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是軟件程序是否具有可重用性，是否能兼容于由不同硬件生產(chǎn)商提供的硬件平臺(tái)；接口是否是具有標(biāo)準(zhǔn)的軟件功能模塊。對(duì)此，國(guó)內(nèi)外提出了很多種實(shí)現(xiàn)無(wú)線電的軟件技術(shù)方法，特別是實(shí)現(xiàn)軟件的即刻使用（PlugxPlay）方面更是突出。對(duì)比這些方案，發(fā)現(xiàn)其共同特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)上的層次化、功能上的模塊化。不同之處是具體的劃分界限及功能模塊之間的接口。

1.3關(guān)鍵技術(shù)

現(xiàn)代無(wú)線電技術(shù)是計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)發(fā)展相結(jié)合的新技術(shù)。第一，多波段帶寬是軟件無(wú)線電的核心技術(shù)，軟件無(wú)線電的工作范圍是1MHz~4GHz，如果使用以往天線定義的方法，受天線長(zhǎng)度的約束，可能會(huì)對(duì)信號(hào)的傳輸產(chǎn)生干擾。第二，使用模數(shù)或者數(shù)模技術(shù)，使轉(zhuǎn)換裝置與天線的間距縮短，將它們轉(zhuǎn)移到射頻前端，使高頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，這個(gè)過(guò)程需要的工作頻率和數(shù)據(jù)采樣頻率的要求非常高。另一方面，多變的工作環(huán)境對(duì)ADC和模數(shù)轉(zhuǎn)換的速度要求更高，動(dòng)態(tài)范圍的區(qū)間更加大，同時(shí)滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，?yīng)注意ADC的采樣率是否符合要求。第三，快速的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)及DSP技術(shù)同樣是軟件無(wú)線電技術(shù)的關(guān)鍵領(lǐng)域，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置后，接受DSP軟件的再次處理，軟件無(wú)線電技術(shù)的關(guān)鍵是數(shù)字處理速度及能力。硬件設(shè)施和軟件程序是影響無(wú)線技術(shù)最重要的因素，硬件技術(shù)限制了實(shí)際應(yīng)用中的軟件無(wú)線電技術(shù)的應(yīng)用，特別是在模塊分化領(lǐng)域，所以應(yīng)該加大對(duì)硬件研發(fā)的資金投入，為軟件技術(shù)的應(yīng)用提供基礎(chǔ)。

2軟件無(wú)線電技術(shù)在數(shù)字廣播電視系統(tǒng)中的應(yīng)用

現(xiàn)代數(shù)字廣播電視的基本原理模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間的相互轉(zhuǎn)化，并且轉(zhuǎn)化過(guò)程過(guò)渡良好。A/D轉(zhuǎn)換裝置通過(guò)射頻天線獲得模擬信號(hào)，然后進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，這是軟件無(wú)線電技術(shù)的基本思路。數(shù)字電視廣播一定程度上擔(dān)任了無(wú)線電技術(shù)的載體，利用DAC信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)再到數(shù)字信號(hào)。無(wú)線技術(shù)具有很強(qiáng)的靈活性，可以通過(guò)系統(tǒng)升級(jí)來(lái)適應(yīng)新的要求。

2.1DRM的發(fā)展

隨著數(shù)字媒體與調(diào)頻廣播的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，許多科研機(jī)構(gòu)開(kāi)始進(jìn)行數(shù)字調(diào)頻無(wú)線電技術(shù)的實(shí)驗(yàn)。由于數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)非常類似，可以參考無(wú)線電技術(shù)對(duì)模擬裝置進(jìn)行研發(fā)。隨著無(wú)線科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為了提高廣播的質(zhì)量，數(shù)字廣播要與網(wǎng)絡(luò)資源有效結(jié)合。

2.2無(wú)線電技術(shù)在DRM中的應(yīng)用

由于無(wú)線寬帶帶寬窄，而信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍大，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)慎重選擇?？梢约尤雽拵ё冾l模塊中，加入A/D天線中，將信號(hào)從全頻段輸入到頻段，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)定頻帶信號(hào)的功能。

2.3軟件無(wú)線電技術(shù)在DRM發(fā)射機(jī)中的應(yīng)用

相對(duì)于接收裝置來(lái)說(shuō)，發(fā)射裝置的研制更加復(fù)雜，發(fā)射裝置通常包括3個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)，調(diào)制子系統(tǒng)負(fù)責(zé)數(shù)字調(diào)制編碼、數(shù)字信號(hào)處理和相位轉(zhuǎn)換，模擬信號(hào)處理子系統(tǒng)是在振幅相位調(diào)制符號(hào)的應(yīng)用越來(lái)越多，功率放大器和信號(hào)傳輸是否成功傳輸子系統(tǒng)的關(guān)鍵。

2.4數(shù)字電視接收系統(tǒng)中頻數(shù)字結(jié)構(gòu)是當(dāng)下數(shù)字電視接受

系統(tǒng)中出現(xiàn)頻率最高的結(jié)構(gòu)，其基本原理使用多波段天線把數(shù)字信號(hào)傳送到射頻部分，然后通過(guò)ADC和DAC的變換，再經(jīng)過(guò)相關(guān)變頻裝置的處理，把信號(hào)反饋到DSP系統(tǒng)中?；谲浖o(wú)線技術(shù)的數(shù)字電視接收系統(tǒng)，首先通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換的處理，使其與信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置相兼容，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換，可輸出基帶信號(hào)，然后進(jìn)行變頻處理，使之與信號(hào)帶寬兼容，同時(shí)這種信號(hào)還要被HDTV裝置識(shí)別。實(shí)際上，為了提高數(shù)據(jù)處理速度，在軟件無(wú)線電技術(shù)中經(jīng)常采用多處理器模塊，通過(guò)對(duì)應(yīng)軟件的升級(jí)就可以增加新的功能，而無(wú)線電技術(shù)均使用軟件預(yù)處理算法?；谲浖o(wú)線電的原理，高清晰度數(shù)字電視接收機(jī)不僅能發(fā)出適合各種編碼速率的數(shù)字信號(hào)，但也有更新和升級(jí)自己的能力。HDTV接受裝置實(shí)現(xiàn)了新格式的播放方法，大大降低了軟件無(wú)線電技術(shù)的使用成本。

2.5軟件無(wú)線電技術(shù)中的實(shí)際應(yīng)用

在大數(shù)據(jù)和4G時(shí)代，信道的調(diào)制方式對(duì)數(shù)字廣播電視的發(fā)展有著非常重要的意義，因此需要開(kāi)發(fā)更先進(jìn)的無(wú)線通信技術(shù)。當(dāng)下消費(fèi)者需要更好的配置，軟件無(wú)線電技術(shù)正好是符合這種要求的一種資源。依靠這種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)不同模塊的最優(yōu)配置，這大大改變了傳統(tǒng)統(tǒng)一的調(diào)制方式。當(dāng)介質(zhì)的帶寬增加，雙向傳輸變得可能實(shí)現(xiàn)，如果發(fā)射部分也融合到數(shù)字電視，這種軟件化的數(shù)字電視使消費(fèi)者不僅可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行點(diǎn)播，而且可以上網(wǎng)，進(jìn)行異地可視通話、信息傳輸甚至遠(yuǎn)程協(xié)助。這樣它就變成了現(xiàn)實(shí)意義上的信息化產(chǎn)品。通用的HDTV調(diào)制器不僅能處理數(shù)字信號(hào)，還能處理語(yǔ)音、圖片、視頻等非數(shù)字信號(hào)，具有非常廣泛的適應(yīng)性。并且，這種信息化的硬件平臺(tái)是完全開(kāi)放的，可以由用戶自主定制。

參考文獻(xiàn)：

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[2]嚴(yán)振.淺析數(shù)字廣播電視系統(tǒng)中的軟件無(wú)線電技術(shù)[J].中國(guó)新通信,2016(5).

[3]張龍.數(shù)字廣播電視系統(tǒng)中的軟件無(wú)線電技術(shù)研究[J].黑龍江科技信息,2015(15).

[4]席鶴鵬.關(guān)于數(shù)字廣播電視系統(tǒng)中的軟件無(wú)線電技術(shù)探究[J].電子制作,2015(17).

第5篇：軟件無(wú)線電范文

【關(guān)鍵詞】：無(wú)線電技術(shù)；數(shù)字；廣播電視

軟件無(wú)線電技術(shù)是一種新的通信系統(tǒng)體系，它以一個(gè)通用、標(biāo)準(zhǔn)、模塊化的硬件平臺(tái)為依托，通過(guò)軟件編程把盡可能多的通信功能用可升級(jí)、可替換的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字電視尤其是高清晰度電視以其接近理想的視聽(tīng)效果。隨著科技高速的發(fā)展，軟件無(wú)線電技術(shù)正在改變?nèi)祟惖膹V播通信的傳統(tǒng)形式，在軟件無(wú)線電技術(shù)和數(shù)字廣播中它的基礎(chǔ)方式就是數(shù)字信號(hào)的處理。數(shù)字信號(hào)的處理可見(jiàn)占據(jù)很重要的地位，它包含了數(shù)字的信號(hào)處理和數(shù)字系統(tǒng)，在這些年以來(lái)，數(shù)字信號(hào)的處理已經(jīng)取得了飛速的發(fā)展，已經(jīng)能夠應(yīng)對(duì)比較復(fù)雜的運(yùn)算，甚至能夠運(yùn)算復(fù)雜的模擬信號(hào)，另外，使用數(shù)字信號(hào)處理具有很大的優(yōu)勢(shì)，首先我們可以發(fā)現(xiàn)它具有很大的靈活性，為了實(shí)現(xiàn)不同的用途，達(dá)到不同的功能，我們可以很隨意很簡(jiǎn)單的就把一個(gè)數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)通過(guò)軟件進(jìn)行升級(jí)，從而達(dá)到我們的目的。新一代數(shù)字電視仍會(huì)像模擬電視一樣存在多種制式并存的現(xiàn)象，利用新技術(shù)開(kāi)發(fā)和研究新一代數(shù)字電視接收機(jī)，以解決數(shù)字電視面臨的眾多技術(shù)問(wèn)題是有意義的。由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得芯片技術(shù)不斷發(fā)展，由此，數(shù)字信號(hào)中的模轉(zhuǎn)換芯片及處理芯片的性能也在不斷升級(jí)，因而傳輸數(shù)字信號(hào)的無(wú)線電技術(shù)成為了數(shù)字廣播電視領(lǐng)域中的核心技術(shù)之一。 正因此，無(wú)線電技術(shù)在數(shù)字廣播電視領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。

一、軟件無(wú)線電技術(shù)硬件平臺(tái)解析

如今，軟件無(wú)線電的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中軟件無(wú)線電的應(yīng)用也是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。如我國(guó)的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)TD―SCDMA中就結(jié)合了軟件無(wú)線電、智能天線、全質(zhì)量話音壓縮編碼技術(shù)與聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)等新通信技術(shù)。軟件無(wú)線電是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)放式的平臺(tái)，以硬件作為基礎(chǔ)，將編寫好的指令預(yù)先錄入，用以操縱硬件進(jìn)而實(shí)現(xiàn)盡可能多的無(wú)線通信功能，可以通過(guò)改變軟件的方式改變軟件無(wú)線電所具有的功能，并可因此減少硬件模塊的數(shù)量和復(fù)雜程度，所具備的靈活性、集中性、維護(hù)性無(wú)可比擬。

我國(guó)目前的地面數(shù)字電視往往對(duì)于一些較靈活的業(yè)務(wù)難以開(kāi)展，尤其是 MMDS 系統(tǒng)，由于其頻率較高，對(duì)可移動(dòng)的業(yè)務(wù)很難支撐，一部分發(fā)射臺(tái)擁有較高的發(fā)射功率，對(duì)于低成本大面積的覆蓋的實(shí)現(xiàn)是比較容易的，但對(duì)未來(lái)雙向通信的實(shí)現(xiàn)就比較難了。 通過(guò)引入軟件無(wú)線電技術(shù)可以很好地解決這些問(wèn)題，從而推進(jìn)無(wú)線電系統(tǒng)的不斷發(fā)展。

數(shù)字廣播電視是電視系統(tǒng)從模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)過(guò)渡的表現(xiàn)，軟件無(wú)線電技術(shù)是通過(guò)將 A/D 變換器靠近射頻天線來(lái)盡早獲取模擬信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。 數(shù)字廣播電視是無(wú)線電技術(shù)的載體，其數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生后，需要用寬帶的數(shù)模轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。 通常軟件無(wú)線電技術(shù)具有較強(qiáng)的靈活性，可以通過(guò)軟件無(wú)線電技術(shù)的升級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)一些新的技術(shù)突破， 例如，DSP 的處理能力不足等，為使軟件無(wú)線電技術(shù)能夠很好地與實(shí)踐相結(jié)合，可以在無(wú)線電技術(shù)基礎(chǔ)上限制一些條件來(lái)對(duì)其進(jìn)行約束，這樣雖然降低了系統(tǒng)的靈活性，但也提高了無(wú)線電技術(shù)的可實(shí)現(xiàn)性。

二、軟件無(wú)線電的硬件平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)

在數(shù)字廣播的發(fā)展歷程中，軟件無(wú)線電技術(shù)無(wú)疑是給它注入了新鮮的血液與活力，我們可以了解到軟件無(wú)線電是基于總線連接方式的模塊，每一個(gè)模塊除了具有處理單元和存儲(chǔ)單元外，還應(yīng)具有總線接口單元，所以軟件無(wú)線電的硬件平臺(tái)具有一些優(yōu)點(diǎn)：

（一）靈活性

它具有很高的靈活性，它含有很多的不同的功能模塊，正是由于這些不同功能的模塊，所以通過(guò)它們之間的不同組合就得到了不同的系統(tǒng)，用來(lái)完成不同的工作。加入了軟件無(wú)線電技術(shù)以后，可以做到在不改變?cè)泄δ艿幕A(chǔ)上減少系統(tǒng)運(yùn)行的成本，而且升級(jí)方式簡(jiǎn)單，也更加靈活。

（二）開(kāi)放性

它具有開(kāi)放性，軟件無(wú)線電采用了標(biāo)準(zhǔn)的總線接口方式，在進(jìn)行組裝的時(shí)候它不必采用一定廠家的生產(chǎn)，少了很多的束縛，只要是能夠符合國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)即可，這樣就大大的縮短了生產(chǎn)的周期，同時(shí)也由于這種開(kāi)放性，也大大的降低了投資的風(fēng)險(xiǎn)性。

（三）穩(wěn)定性

它在進(jìn)行功能擴(kuò)展的時(shí)候比較方便，由于各個(gè)模版之間聯(lián)系不是很大，所以它在增加或者減少功能的時(shí)候?qū)ζ渌δ墚a(chǎn)生的影響微乎其微，這也大大提高了穩(wěn)定性。 在我們的工作中也能減少很多的不必要的麻煩。

三、基于軟件的數(shù)字電視系統(tǒng)

軟件無(wú)線電技術(shù)是一種新興的無(wú)線電通信方式，其核心理念是以軟件編程的模式來(lái)對(duì)原有系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)換代，十分適合于廣電系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)需求。實(shí)踐已經(jīng)證明此種技術(shù)與傳統(tǒng)的無(wú)線電相比具有難以替代的優(yōu)勢(shì)，所以可以預(yù)見(jiàn)其發(fā)展前景十分廣闊。

當(dāng)前，我國(guó)比較通行的數(shù)字電視主要存在著DVB-S，DVB-C以及DVB-T等制式，而且由于用戶的原因，數(shù)字電視將在很長(zhǎng)的一段時(shí)期之內(nèi)同時(shí)兼容各類制式。這些情況也直接體現(xiàn)在我國(guó)目前的主流數(shù)字電視接收機(jī)的廠商中，當(dāng)前的機(jī)頂盒也充分考慮了多種制式的現(xiàn)象，這也能夠推進(jìn)我國(guó)數(shù)字電視的推廣速度，使其覆蓋范圍擴(kuò)大，使用戶的投入減少。

通過(guò)構(gòu)建的數(shù)字電視系統(tǒng)，能夠結(jié)合不一樣的傳輸制式，來(lái)為其加載相對(duì)應(yīng)的軟件單元，從而實(shí)現(xiàn)終端與傳輸?shù)讓訁f(xié)議的匹配，已經(jīng)被證實(shí)是一種比較可靠的實(shí)現(xiàn)方法和解決方案。目前對(duì)這種技術(shù)進(jìn)行推廣的主要阻力來(lái)自于成本問(wèn)題，由于數(shù)字電視最終歸屬于普通的家電類商品，如果定價(jià)偏高則會(huì)鮮有人問(wèn)津。而隨著微電子技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，不少產(chǎn)品的成本正在逐步降低，因此給予軟件的數(shù)字電視產(chǎn)品最終會(huì)通過(guò)市場(chǎng)來(lái)反哺其研發(fā)，實(shí)現(xiàn)良性的循環(huán)。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳金貴，管云峰. 軟件無(wú)線電技術(shù)在CMMB、地面數(shù)字電視及3G技術(shù)融合中的應(yīng)用展望[J]. 廣播與電視技術(shù). 2010（06）

[2] 席鶴鵬. 數(shù)字廣播技術(shù)在交通信息服務(wù)中的應(yīng)用初探[J]. 電子技術(shù)與軟件工程. 2015（14）

第6篇：軟件無(wú)線電范文

關(guān)鍵詞:軟件無(wú)線電;FPGA;DDC;DUC

中圖分類號(hào):TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1004-373X(2010)05-032-03

Design of General Flat for Novel Software Radio

SU Yongzhi1,GENG Yuling2

(1.Institute of Command and Technology of Equipment,Beijing,101416,China;2.Beijing Aerospace Control Center,Beijing,102206,China)

Abstract:Software radio provides a convenience for realizing a variety of communication standards,its basic idea is to construct a general hardware platform which can achieve the communication function as much as possible by the use of scalable and replaceable software.A general software radio platform is designed which adopts FPGA+DSP structure and uses high quality DDC and DUC chips.In the system,FPGA can realize specific standard data channel,and DSP processor can complete the switch of communication standard.The experiment results demonstrate that the system has good stability,SNR can meet communication requirements,and the output of D/A has a good result.As a product,the system has been successfully applied in the project of electronic countermeasures by some institution.

Keywords:software radio;FPGA;DDC;DUC

0 引 言

軟件無(wú)線電是具有可重配置硬件平臺(tái)的無(wú)線設(shè)備,可以跨多種通信標(biāo)準(zhǔn),其基本思想是以開(kāi)放性、可擴(kuò)展、結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)的硬件為通用平臺(tái),把盡可能多的通信功能用可升級(jí)、可替換的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。因?yàn)楦偷某杀?、更大的靈活性和更高的性能,已迅速成為軍事、公共安全和商用無(wú)線領(lǐng)域的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。軟件無(wú)線電能夠?qū)Χ喾N波形進(jìn)行基帶處理和數(shù)字中頻處理,而數(shù)字中頻處理能夠?qū)?shù)字信號(hào)處理的領(lǐng)域從基帶擴(kuò)展到射頻。同時(shí),支持基帶和中頻處理的能力又增加了系統(tǒng)的靈活性,也減小了制造成本。

目前用于數(shù)字信號(hào)處理的器件有三種:ASIC,FPGA,DSP。ASIC即專用集成電路,它的優(yōu)點(diǎn)是速度高、體積小以及低功耗,缺點(diǎn)在于可編程能力較弱。FPGA具備現(xiàn)場(chǎng)可編程能力,速度高,適合處理順序邏輯,功耗較低;缺點(diǎn)在于處理復(fù)雜算法時(shí)程序設(shè)計(jì)難度大。DSP也具備可編程能力,其特殊的硬件結(jié)構(gòu)非常適合數(shù)字信號(hào)處理算法,且程序設(shè)計(jì)相對(duì)于FPGA要容易;缺點(diǎn)在于功耗高,速度較低,也不適合比特流的順序處理?；趯?duì)運(yùn)算能力和可編程能力的考慮,選擇DSP+FPGA結(jié)構(gòu)。FPGA實(shí)現(xiàn)大計(jì)算量的信號(hào)處理數(shù)據(jù)通道和控制,讓系統(tǒng)延遲最小,而DSP處理器則完成基帶處理的算法實(shí)現(xiàn),以實(shí)現(xiàn)從一種標(biāo)準(zhǔn)切換至另一種標(biāo)準(zhǔn)。DSP處理器能夠動(dòng)態(tài)地在軟件的主要部分間切換,而FPGA能夠根據(jù)需要完全重新配置,實(shí)現(xiàn)特定標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)通道[5]。

本文介紹了一種基于DSP+FPGA 的數(shù)字中頻處理通用平臺(tái),以對(duì)軟件無(wú)線電的設(shè)計(jì)提供一種靈活的架構(gòu),在這個(gè)平臺(tái)之上利用數(shù)字上變頻器和下變頻器以實(shí)現(xiàn)軟件無(wú)線電中頻信號(hào)的接收與發(fā)射功能,利用FPGA 的容量大、可編程實(shí)現(xiàn)很多功能,并結(jié)合DSP具有高速的信息處理能力的特點(diǎn),可以靈活方便地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,使得整個(gè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)靈活,通用性強(qiáng),易于擴(kuò)展。

本平臺(tái)較其他類似平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)在于:

(1) 將DSP,FPGA,A/D,D/A,DUC,DDC集成在┮豢榘蹇ㄉ,集成度高,體積小,功耗小,也減少了數(shù)據(jù)在多塊板卡間傳輸可能引起的損壞;

(2) DUC和DDC采用硬件電路,避免應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)難度大的困難,降低開(kāi)發(fā)難度,縮短開(kāi)發(fā)周期。

1 數(shù)字中頻處理通用平臺(tái)設(shè)計(jì)方案

數(shù)字中頻處理平臺(tái)為6U CPCI結(jié)構(gòu),主要由A/D轉(zhuǎn)換及DDC模塊、D/A+DUC轉(zhuǎn)換模塊、DSP信號(hào)處理模塊、PCI總線接口、FPGA高速數(shù)字傳輸、存儲(chǔ)器等幾部分組成?？傮w框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體框圖

第7篇：軟件無(wú)線電范文

【關(guān)鍵詞】 測(cè)控應(yīng)答機(jī) 軟件無(wú)線電 測(cè)控通信 自主無(wú)線電Application of Software Radio Technology in Aerospace TT&C Transponder

Jin Jun， Sun Chen， Wang Wenwei， Jiang Yong

Abstract： TT&C transponder is core part of spacecraft C&T subsystem and it can finish the tasks of measuring range & velocity of a spacecraft， transmitting telecommand & telemetry information， etc. in cooperation with ground TT&C network. TT&C transponders in different spacecraft C&T subsystems have various operating frequency， operating bandwidth， bit rate， modulation system， coding system and ranging system. Universalization and miniaturization of TT&C transponders can be realized by taking advantage of software reconfiguration， reprogramming and multi-band multi-mode characteristics of software defined radio （SDR） technology. This article introduced application methods and research progress of SDR technology in TT&C transponders. Radiation resistant design of SDR TT&C transponders is also described. Finally the article introduced the application prospect of autonomous radio technology in future deep space TT&C transponders.

Key Words： TT&C transponder， software defined radio， C&T， autonomous radio

一、引言

測(cè)控應(yīng)答機(jī)是航天器（衛(wèi)星、飛船、探測(cè)器）測(cè)控通信（C&T）分系統(tǒng)的核心組成部分，是航天器與地面站之間進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)的主要通道之一，配合地面測(cè)控網(wǎng)完成對(duì)航天器的測(cè)控（TT&C）任務(wù)。測(cè)控應(yīng)答機(jī)的主要功能如下：

1、對(duì)來(lái)自地面站的測(cè)距和測(cè)速信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，完成地面對(duì)航天器的跟蹤及軌道測(cè)量；

2、接收來(lái)自地面站的遙控信息；

3、將航天器上的各類遙測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至地面站。

各類航天器測(cè)控通信分系統(tǒng)所采用的測(cè)控應(yīng)答機(jī)，其工作頻率、工作帶寬、碼速率、調(diào)制體制、編碼體制和測(cè)距體制各不相同。就工作頻率而言，主要有S波段、C波段、X波段、 Ka波段四種；就調(diào)制體制而言，分PM/PM體制、FM/PM體制、擴(kuò)頻體制等；就編碼體制而言，有PCM、PPM、ADPCM、PACM等；就測(cè)距體制而言，分純側(cè)音測(cè)距、偽碼測(cè)距和音碼混合測(cè)距等。由于各類測(cè)控通信系統(tǒng)之間體制標(biāo)準(zhǔn)各異，因此相對(duì)應(yīng)的測(cè)控應(yīng)答機(jī)設(shè)備也無(wú)法通用。針對(duì)不同的測(cè)控通信系統(tǒng)，需要分別研制不同的應(yīng)答機(jī)，或者在同一臺(tái)應(yīng)答機(jī)上集成不同的功能，這樣無(wú)疑在成本和時(shí)間進(jìn)度上加重了研制負(fù)擔(dān)，也增加了設(shè)備的復(fù)雜性。

軟件無(wú)線電技術(shù)是本世紀(jì)初發(fā)展起來(lái)的通信領(lǐng)域的重大技術(shù)突破。采用軟件無(wú)線電技術(shù)，利用軟件可重配置、可重編程以及多頻帶多模式的特點(diǎn)，使多個(gè)軟件模塊在同一個(gè)硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)不同的標(biāo)準(zhǔn)，同一臺(tái)測(cè)控應(yīng)答機(jī)就可以兼容兩種甚至多種測(cè)控通信體制，實(shí)現(xiàn)測(cè)控應(yīng)答機(jī)的通用化，從而降低開(kāi)發(fā)成本，縮短研制周期，也更容易保障產(chǎn)品的質(zhì)量。另外，軟件無(wú)線電技術(shù)還能簡(jiǎn)化測(cè)控應(yīng)答機(jī)的硬件電路，實(shí)現(xiàn)小型化。

二、測(cè)控應(yīng)答機(jī)的基本工作原理

一種傳統(tǒng)測(cè)控應(yīng)答機(jī)的原理框圖如圖21所示。該應(yīng)答機(jī)由鎖相接收機(jī)和相干發(fā)射機(jī)兩部分組成。鎖相接收機(jī)包括低噪聲放大器（LNA）、混頻器（Mixer）、自動(dòng)增益控制（AGC）、倍頻電路、載波跟蹤環(huán)和相干解調(diào)電路等部分。接收機(jī)接收的上行射頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)下變頻和自動(dòng)增益控制后輸出中頻信號(hào)。中頻信號(hào)分為兩路，其中一路進(jìn)入載波跟蹤環(huán)，另一路進(jìn)入相干解調(diào)電路。

載波跟蹤環(huán)包括鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LPF）、壓控晶振（VCXO）和分頻器，用于對(duì)上行載波進(jìn)行鎖定、跟蹤。載波跟蹤環(huán)輸出的信號(hào)分別用作接收本振、發(fā)射本振和相干解調(diào)器（Demodulator）的基準(zhǔn)信號(hào)。相干解調(diào)器輸出信號(hào)經(jīng)濾波后分別為測(cè)距信號(hào)和遙控BPSK信號(hào)。其中測(cè)距信號(hào)還要送往發(fā)射機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

相干發(fā)射機(jī)包括倍頻電路、調(diào)相器（PM）、功率放大器（PA）等。測(cè)距信號(hào)和遙測(cè)DPSK信號(hào)相加后直接調(diào)相在發(fā)射本振上，經(jīng)功放放大后下行輸出。

三、軟件無(wú)線電應(yīng)答機(jī)的實(shí)現(xiàn)方法

3.1軟件無(wú)線電應(yīng)答機(jī)的射頻接收前端

測(cè)控應(yīng)答機(jī)的射頻接收前端電路包括低噪聲放大器、混頻器、自動(dòng)增益控制等部分。軟件無(wú)線電應(yīng)答機(jī)對(duì)射頻前端的要求是通用性好。由于軟件無(wú)線電應(yīng)答機(jī)往往是多信道多模式同時(shí)工作，因此射頻帶寬要足夠?qū)?，能覆蓋不同的頻點(diǎn)或體制。

圖2為一種能兼容統(tǒng)一載波純側(cè)音測(cè)距和偽碼測(cè)距兩種測(cè)控體制的軟件無(wú)線電應(yīng)答機(jī)接收前端，可同時(shí)接收處理純側(cè)音測(cè)距的PM信號(hào)和偽碼測(cè)距的BPSK信號(hào)。該接收機(jī)采用了一個(gè)I/Q解調(diào)器來(lái)處理中頻信號(hào)。當(dāng)上行信號(hào)為PM信號(hào)時(shí)，由I/Q解調(diào)器中的一路（Q路）進(jìn)行載波提取，后續(xù)載波跟蹤環(huán)的環(huán)路濾波器在數(shù)字域中實(shí)現(xiàn)；而當(dāng)上行信號(hào)為BPSK信號(hào)時(shí)，I/Q解調(diào)器輸出I路信號(hào)和Q路信號(hào)，送入科斯塔斯環(huán)中進(jìn)行載波恢復(fù)，其乘法器和環(huán)路濾波器均在數(shù)字域中實(shí)現(xiàn)。對(duì)于兩種測(cè)控體制，該射頻接收前端做到了完全通用。數(shù)字部分則可通過(guò)裝載不同的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的功能，充分體現(xiàn)了軟件無(wú)線電的靈活性。

3.2數(shù)字下變頻（DDC）技術(shù)

數(shù)字下變頻（DDC）技術(shù)也經(jīng)常用于多模式測(cè)控應(yīng)答機(jī)中。數(shù)字下變頻模塊由數(shù)字混頻器、數(shù)控振蕩器（NCO）和低通濾波器構(gòu)成。占有較寬頻帶的兩個(gè)或多個(gè)射頻信號(hào)作為一個(gè)整體下變頻到接近基帶的位置，A/D轉(zhuǎn)換后，NCO與數(shù)字混頻器實(shí)現(xiàn)正交下變頻，在基帶I、Q采用數(shù)字低通濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)不同測(cè)控信號(hào)的選擇。與模擬下變頻相比，數(shù)字下變頻不存在混頻器雜散、本振相噪等技術(shù)難題，且具有通過(guò)軟件進(jìn)行控制修改等優(yōu)點(diǎn)。

文獻(xiàn)[1]介紹了一種既能滿足統(tǒng)一S波段（USB）測(cè)控要求，又能滿足跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)（TDRSS）要求的雙模應(yīng)答機(jī)。該應(yīng)答機(jī)同時(shí)接收寬帶擴(kuò)頻信號(hào)和窄帶調(diào)相信號(hào)，對(duì)兩種信號(hào)統(tǒng)一以1/fs進(jìn)行采樣。數(shù)字下變頻之后，采用窄帶濾波器提取載波的方式對(duì)兩種模式進(jìn)行識(shí)別，并對(duì)兩種信號(hào)采用不同的處理算法。

3.3數(shù)字調(diào)制發(fā)射機(jī)

傳統(tǒng)的PM/PM體制測(cè)控應(yīng)答機(jī)，下行調(diào)相通常采用射頻直接調(diào)相法。在軟件無(wú)線電應(yīng)答機(jī)中，可采用DDS實(shí)現(xiàn)中頻數(shù)字調(diào)相。在DDS的相位累加器與相位-幅度ROM之間加上一個(gè)相位加法器即可實(shí)現(xiàn)PM調(diào)相（圖3）。通過(guò)改變相位字，可使DDS的輸出信號(hào)產(chǎn)生所需要的相移。DDS調(diào)相有更高的溫度穩(wěn)定性和抗干擾能力，但難點(diǎn)在于調(diào)制度的控制時(shí)序生成[2]。

文獻(xiàn)[3]介紹了一種全數(shù)字調(diào)制的發(fā)射機(jī)，利用NCO和CORDIC算法（坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計(jì)算方法）實(shí)現(xiàn)多種碼速率、帶寬和調(diào)制方式的調(diào)制信號(hào)，占用硬件資源小，可在一塊FPGA上實(shí)現(xiàn)NRZ/BPSK/PM、SP-L/PM、QPSK三種調(diào)制方式的VHDL代碼。CORDIC算法可以只利用移位、相加等簡(jiǎn)單的邏輯操作便可以產(chǎn)生正弦信號(hào)，結(jié)構(gòu)靈活簡(jiǎn)單，還能得到較高的調(diào)制精度（圖4）。

3.4數(shù)字載波跟蹤環(huán)

測(cè)控應(yīng)答機(jī)中的載波鎖定、跟蹤環(huán)路可采用低中頻數(shù)字采樣方案，整個(gè)過(guò)程在數(shù)字域中完成（圖5）。中頻信號(hào)帶通采樣，經(jīng)過(guò)正交下變頻和低通濾波后，在信號(hào)處理模塊中選出所需要的載波信號(hào)頻率特征，控制NCO的輸出頻率，從而完成FFT載波捕獲和載波跟蹤。采用FFT頻率引導(dǎo)方式只需一次引導(dǎo)就可捕獲較大頻偏并跟蹤一定的頻率變化率，相比自然牽引方式捕獲速度更快，可在較寬的多普勒頻偏范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)應(yīng)答機(jī)的迅速鎖定。信號(hào)處理模塊還要控制DDS的輸出頻率，輸出相干載波用于后續(xù)的轉(zhuǎn)發(fā)和調(diào)制解調(diào)。對(duì)于采用了數(shù)字載波跟蹤環(huán)的測(cè)控應(yīng)答機(jī)來(lái)說(shuō)，由于多普勒頻偏不會(huì)引起轉(zhuǎn)發(fā)相位誤差，因此可以大幅減小測(cè)距漂移誤差，實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)速測(cè)距[4]。

3.5軟件無(wú)線電應(yīng)答機(jī)的抗輻照設(shè)計(jì)

軟件無(wú)線電應(yīng)答機(jī)通常采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）作為硬件實(shí)現(xiàn)平臺(tái)。FPGA具有可編程、高集成度、高速和高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。但由于測(cè)控應(yīng)答機(jī)工作于太空環(huán)境，宇宙射線和高能粒子會(huì)對(duì)應(yīng)答機(jī)的正常運(yùn)行產(chǎn)生一定的威脅?；贔PGA等邏輯器件的軟件無(wú)線電應(yīng)答機(jī)對(duì)于單粒子效應(yīng)尤為敏感[5]，因此針對(duì)FPGA的抗輻照設(shè)計(jì)應(yīng)十分重視。

具有航天成功應(yīng)用經(jīng)歷的FPGA主要有兩類，一類為一次性編程的反熔絲型FPGA，另一類為可重編程的SRAM型FPGA。相比較而言，SRAM型的FPGA雖然在邏輯門資源、動(dòng)態(tài)重構(gòu)等方面優(yōu)勢(shì)明顯，但其對(duì)單粒子效應(yīng)尤其是單粒子翻轉(zhuǎn)（SEU）的敏感使其在宇航領(lǐng)域的應(yīng)用受限，而反熔絲型的FPGA則對(duì)單粒子效應(yīng)免疫。

為充分利用兩種類型FPGA各自的優(yōu)勢(shì)，通常采取用反熔絲型FPGA和反熔絲型PROM對(duì)SRAM型FPGA進(jìn)行監(jiān)控的方法?；鶐幚磉^(guò)程由SRAM型FPGA負(fù)責(zé)，但在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，反熔絲型FPGA定時(shí)讀取SRAM型FPGA中的數(shù)據(jù)并與反熔絲型PROM中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，若發(fā)現(xiàn)存在異常則進(jìn)行重配置。采用這種方法，就可以兼顧邏輯門資源的充分利用和抗輻照可靠性的實(shí)現(xiàn)。

3.6用于深空探測(cè)的自主無(wú)線電技術(shù)

2004年，美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）提出的深空自主無(wú)線電（Deep Space Autonomous Radio， DSAR）技術(shù)可以認(rèn)為是未來(lái)深空探測(cè)應(yīng)答機(jī)中軟件無(wú)線電技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。該技術(shù)能利用人工智能、現(xiàn)代信號(hào)處理等前沿科技，在未知無(wú)線電環(huán)境下，僅通過(guò)觀測(cè)信號(hào)，就能自動(dòng)識(shí)別無(wú)線電信號(hào)在碼速率、協(xié)議和調(diào)制類型等方面的區(qū)別，從而對(duì)軟件進(jìn)行重新配置，實(shí)現(xiàn)各種無(wú)線電數(shù)據(jù)的接收和處理。自主無(wú)線電技術(shù)無(wú)需從地面獲取信號(hào)特性，便可自動(dòng)軟件重配從而與不同的探測(cè)器進(jìn)行通信。

另一方面，自主無(wú)線電克服了深空測(cè)控通信的盲目性，使深空探測(cè)器處理突發(fā)事件的能力加強(qiáng)，從而適應(yīng)各種未知的空間環(huán)境。比如，深空探測(cè)器在某外星球下降和著陸的過(guò)程中，將產(chǎn)生非常劇烈而不確定的多普勒變化和通信鏈路信噪比惡化。

采用了自主無(wú)線電技術(shù)的測(cè)控應(yīng)答機(jī)，能夠?qū)?lái)自遙遠(yuǎn)地球的無(wú)線電信號(hào)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，快速重配鏈路參數(shù)，從而以近乎最佳的方法處理劇烈的多普勒變化和信噪比變化，確保信號(hào)收發(fā)的有效性和可靠性[6]。

四、結(jié)論

測(cè)控應(yīng)答機(jī)作為宇航應(yīng)用設(shè)備，工作環(huán)境十分惡劣，因此對(duì)質(zhì)量可靠性的要求極為嚴(yán)格。采用軟件無(wú)線電技術(shù)，可以把不同測(cè)控通信體制的應(yīng)答機(jī)統(tǒng)一到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的通用硬件平臺(tái)，更容易實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制。另外，基于軟件無(wú)線電的測(cè)控應(yīng)答機(jī)在性能參數(shù)上受環(huán)境溫度、工作時(shí)長(zhǎng)、供電質(zhì)量等因素影響較小，性能一致性較好，易于實(shí)現(xiàn)測(cè)控應(yīng)答機(jī)的批量生產(chǎn)。軟件無(wú)線電技術(shù)必將成為未來(lái)測(cè)控應(yīng)答機(jī)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，在航天測(cè)控通信領(lǐng)域引發(fā)新的革命，深刻地改變?nèi)祟愄剿饔钪娴姆绞健?/p>

參 考 文 獻(xiàn)

[1]莫乾坤，何晨.星載數(shù)字化TDRSS/USB雙模應(yīng)答機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn).無(wú)線通信技術(shù)，2008，3，55-58

[2] A Technical Tutorial on Digital Signal Synthesis. Analog Device Inc.， 1999

[3]姜建文，張朝杰，金小軍，金仲和.基于CORDIC算法的微小衛(wèi)星發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2010，23（1），57-61

[4]L. Simone， D. Gelfusa， S. Cocchi. A Novel Digital Platform for Deep Space Transponders. IEEE Aerospace Conference Proceedings， 2004， 1432-1445

第8篇：軟件無(wú)線電范文

【關(guān)鍵詞】MQAM;調(diào)制識(shí)別;波特率;頻偏;相偏;高階累計(jì)量

Abstract：This paper proposes a modulation recognition algorithm for QAM signals，which can be used in software defined radio.In the proposed scheme，frequency and phase offset are estimated and recovered first，and then baud rate and timing error are estimated.After low-pass filtering，sampling rate alteration and baud rate sampling，constellation was recovered.Cumulants of the samples of the real part of the constellation are calculated and used to classify the modulation schemes.Experimental work shows that the recognition can get to 96% when SNR is larger than 12 dB and the number of symbols is 1000.

Key word：MQAM;modulation recognition;baud rate;frequency offset;phase offset;cumulants

1.引言

當(dāng)前，MQAM的調(diào)制識(shí)別是通信信號(hào)分析的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。文獻(xiàn)[1][2]采用了似然函數(shù)的方法進(jìn)行MQAM信號(hào)的識(shí)別，但需要知道波特率等先驗(yàn)知識(shí)，且沒(méi)有考慮發(fā)送端成型濾波器的影響，不適用于非協(xié)作通信的場(chǎng)合。文獻(xiàn)[3][4]提出了利用高階累計(jì)量進(jìn)行識(shí)別的方法，但需要預(yù)先達(dá)到同步，且對(duì)MQAM需要計(jì)算多個(gè)高階累積量，復(fù)雜度較高。

本文結(jié)合軟件無(wú)線電的實(shí)際應(yīng)用平臺(tái)，對(duì)MQAM信號(hào)（包括4QAM、16QAM、32QAM、64QAM）的識(shí)別進(jìn)行了研究。本文所用算法不需要預(yù)先知道接收信號(hào)的載波頻偏、相偏，波特率和定時(shí)誤差等先驗(yàn)知識(shí)，而是從接收信號(hào)中估計(jì)出這些參數(shù)，并且根據(jù)這些參數(shù)，通過(guò)對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波、采樣率變換、定時(shí)抽取等步驟，恢復(fù)出信號(hào)的星座圖。對(duì)星座圖實(shí)部信息的模值計(jì)算高階累積量，根據(jù)高階累計(jì)量進(jìn)行識(shí)別。本文所用方法在估計(jì)頻偏的同時(shí)估計(jì)相偏;估計(jì)波特率的同時(shí)，估計(jì)出定時(shí)相位誤差，大大簡(jiǎn)化了預(yù)處理過(guò)程。利用星座圖實(shí)部信息的高階累計(jì)量進(jìn)行識(shí)別，與[3]相比，所用高階累計(jì)量數(shù)目減少，不存在復(fù)數(shù)運(yùn)算，減小了計(jì)算復(fù)雜度。

2.信號(hào)模型

對(duì)于軟件無(wú)線電中實(shí)際接收到的MQAM信號(hào)，其復(fù)基帶等效模型可以寫成：

（1）

其中，ak為發(fā)送端傳送的符號(hào)，Tb為符號(hào)間隔，ε（t）為歸一化時(shí)間偏差，-0.5≤ ε（t）<0.5，f為殘留載波頻偏，θ0為載波初始相位，gT（t）為成型濾波器的沖擊響應(yīng)n（t）是均值為0，方差為σ2的窄帶復(fù)高斯白噪聲。

在實(shí)際的軟件無(wú)線電系統(tǒng)中一般進(jìn)行的是正交采樣，所以得到的采樣后的信號(hào)為：

（2）

其中，Ts為采樣頻率。由于發(fā)送端Tb未知，Ts一般不為Tb的整數(shù)倍。

3.調(diào)制識(shí)別算法

由于軟件無(wú)線電中一般采用前向開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)，因此，我們?cè)O(shè)計(jì)了如圖1所示的識(shí)別算法：

圖1 識(shí)別算法框圖

首先，對(duì)接收到的信號(hào)r（t）進(jìn)行正交采樣得到采樣信號(hào)r（n），對(duì)r（n）進(jìn)行頻偏和相偏估計(jì)，消除載波影響，得到無(wú)頻偏無(wú)相偏的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)載波同步;估計(jì)信號(hào)帶寬，并進(jìn)行低通濾波，以減小噪聲引起的相位抖動(dòng);對(duì)濾波后的信號(hào)，估計(jì)波特率，通過(guò)采樣率變換，將采樣頻率變?yōu)椴ㄌ芈实恼麛?shù)倍;估計(jì)定時(shí)誤差，在最佳采樣位置進(jìn)行定時(shí)取樣rk。通過(guò)取樣信號(hào)，得到較為理想的星座圖;將星座點(diǎn)向?qū)嵼S進(jìn)行映射，對(duì)實(shí)部信息計(jì)算高階統(tǒng)計(jì)量作為特征，進(jìn)行識(shí)別判決。

3.1 載波頻偏估計(jì)和相偏估計(jì)

首先，我們利用非線性變換的方法實(shí)現(xiàn)載波頻偏和相偏的估計(jì)。采樣后的信號(hào)r（n）可以簡(jiǎn)化表示為：

（3）

其中，ρ（n）為信號(hào)的包絡(luò)，ω1=2πfTs。

x（n）做4次方非線性運(yùn)算后的頻譜中有4倍載頻分量的譜線，于是，對(duì)接收信號(hào)序列作4次方變換得到{y（n）}：

（4）

其中，C為常數(shù)，u（n）=y（n）-E{y（n）}。

對(duì){y（n）}作快速傅立葉變換（FFT），得到其頻譜，則在y（n）的頻譜中包含頻率為4ω1的譜線：

（5）

若此時(shí)4ω1處對(duì)應(yīng)的頻率值為f0，則得到f的粗略估計(jì)：。

得到的f為一粗略估計(jì)值，為了提高估計(jì)精度，可以采用線性調(diào)頻z變換（CZT）得到進(jìn)行進(jìn)一步的精細(xì)估計(jì)，使其符合后續(xù)識(shí)別和解調(diào)的要求。設(shè)定一個(gè)閾值>0，且<<1，在附近確定出頻率范圍，重新對(duì){y（n）}作CZT，可以得到載頻的精確估計(jì)值。

此時(shí)，取頻譜中歸一化幅度最大點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率值f0的相角θ，對(duì)θ在[0，2π]范圍內(nèi)取模，得到θ0的估計(jì)：

（6）

由式（5）、式（6），通過(guò)FFT和CZT進(jìn)行計(jì)算，我們可以得到頻偏和相偏的準(zhǔn)確估計(jì)值。估計(jì)出頻偏和相偏后，就可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻偏和相偏補(bǔ)償，得到載波同步的信號(hào)。頻偏的存在會(huì)引起星座圖的旋轉(zhuǎn)，相偏的存在會(huì)使星座圖發(fā)生偏移。因此為了后續(xù)的識(shí)別和解調(diào)，必須對(duì)頻偏和相偏進(jìn)行估計(jì)。

3.2 波特率估計(jì)

信號(hào)包絡(luò)的平方譜中含有大小為波特率的譜線分量，故可以用與估計(jì)頻偏類似的方法來(lái)估計(jì)信號(hào)的波特率F。

首先，對(duì)接收信號(hào)序列{r（n）}的幅值{|r（n）|}做平方變換得到{A（n）}（不考慮噪聲時(shí)），然后，對(duì){A（n）}作FFT，得到其頻譜：

（7）

搜索頻譜Af（f）中歸一化幅度最大值對(duì)應(yīng)的頻率值，得到F的粗略估計(jì)，接著在附近頻率范圍內(nèi)對(duì)A（n）作CZT，就可以得到波特率的精確估計(jì)值。

3.3 信號(hào)帶寬估計(jì)

計(jì)算頻譜估計(jì)帶寬的可以利用下面的方法實(shí)現(xiàn)[5]：首先，對(duì)接收信號(hào)序列{r（n）}做FFT得到頻譜序列{R（n）}，然后對(duì){|R（n）|}進(jìn)行中值濾波;設(shè)定一個(gè)閾值Thbw，以{|R（n）|}中大于Thbw的帶寬作為信號(hào)的估計(jì)帶寬。由于設(shè)定的頻率范圍不要求非常精確，得到的帶寬已經(jīng)可以滿足低通濾波的要求。

3.4 采樣率變換

進(jìn)行多采樣率變換時(shí)，首先對(duì)信號(hào)進(jìn)行內(nèi)插，然后再進(jìn)行抽取，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)采樣率的分?jǐn)?shù)倍變換。這樣，就不需要去改變采樣頻率設(shè)置的物理結(jié)構(gòu)，適合于在軟件無(wú)線電中的實(shí)現(xiàn)。

（8）

采樣率變換后的信號(hào)表示如式（8）所示，rs（n）即為采樣率變換后得到的信號(hào)。

3.5 定時(shí)估計(jì)

對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣率變換后，每個(gè)符號(hào)內(nèi)有整數(shù)個(gè)采樣點(diǎn)。如果估計(jì)出定時(shí)誤差，就可以對(duì)信號(hào)在最佳位置進(jìn)行定時(shí)取樣，從而恢復(fù)出信號(hào)的星座圖進(jìn)行識(shí)別。利用相位就可以得到定時(shí)誤差進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)取樣。

3.6 高階累計(jì)量特征提取與分類

定時(shí)取樣后，就可以恢復(fù)出信號(hào)的星座圖。并且由于進(jìn)行了頻偏和相偏校正，得到的星座圖是關(guān)于坐標(biāo)軸對(duì)稱的。將星座點(diǎn)向坐標(biāo)軸的實(shí)軸進(jìn)行映射，可以得到星座圖的實(shí)部信息rp（k），經(jīng)過(guò)映射后，星座點(diǎn)將集中在實(shí)軸上，16QAM的星座點(diǎn)信息有原來(lái)的16個(gè)變?yōu)橛成浜蟮?個(gè)，從而更有利于聚類識(shí)別。本文采用對(duì)實(shí)部信息rp（k）計(jì)算高階累積量的方法進(jìn)行識(shí)別，可以使用更少的累計(jì)量，減小計(jì)算復(fù)雜度，提高識(shí)別速度。與盲聚類方法相比，利用高階累積量進(jìn)行識(shí)別可以大大降低計(jì)算復(fù)雜度，提高識(shí)別速度。

4.仿真實(shí)驗(yàn)

這部分給出MQAM信號(hào)識(shí)別的計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果。仿真中所使用的信噪比的變化范圍為0-20dB，歸一化波特率為1.0，歸一化載波頻偏分別為0.01，成型濾波器的滾降系數(shù)分別為0.4，0.7，1.0。設(shè)置的判決門限值分別為300，120，102.每一種信號(hào)在每一個(gè)調(diào)制參數(shù)（包括載波頻偏、滾降系數(shù)、信噪比）下均仿真100次。使用1000個(gè)符號(hào)進(jìn)行仿真。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，當(dāng)SNR>12dB時(shí)，所有信號(hào)的識(shí)別率都已經(jīng)超過(guò)了96%。在SNR>2dB時(shí)，4QAM、16QAM和32QAM的識(shí)別率已經(jīng)達(dá)到98%。

5.總結(jié)

本文提出了一種MQAM信號(hào)的識(shí)別算法。在已知是MQAM信號(hào)的條件下，不需要預(yù)先知道信號(hào)的波特率、載波頻率等，而是接收信號(hào)中估計(jì)出這些參數(shù)。在估計(jì)波特率的同時(shí)估計(jì)定時(shí)誤差，估計(jì)頻偏的同時(shí)估計(jì)相偏，大大減少了預(yù)處理的計(jì)算復(fù)雜度。然后對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣率變換、碼元定時(shí)得到最佳采樣序列，恢復(fù)出星座圖。將星座點(diǎn)向坐標(biāo)軸進(jìn)行映射，對(duì)映射點(diǎn)實(shí)部信息計(jì)算高階統(tǒng)計(jì)量，進(jìn)行識(shí)別。同時(shí)，因?yàn)槿コ祟l偏和相偏的影響，使后續(xù)可能進(jìn)行的解調(diào)更容易實(shí)現(xiàn)。仿真表明，當(dāng)信噪比大于12dB時(shí)，所有信號(hào)的識(shí)別率可以達(dá)到96%，可以應(yīng)用于實(shí)際的軟件無(wú)線電系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1]LONG C.UNG K.YDOROS A.Futher results in likelihood classification of QAM signals[A].Proc Milcom’94[C].1994.57-61.

[2]YANG Y.LIU C.SONG T.A log-likelihood function-based algorithm for QAM signal classification[J].Signal Processing.1998.70（1）：61-71.

[3]SWAMI A，SADLER B M.Hierarchical digical modulation classification using cumulants[J].IEEE Transaction on Communications.2000，48（3），416-429.

第9篇：軟件無(wú)線電范文

關(guān)鍵詞:軟件無(wú)線電; 信號(hào)源; 成形濾波; 數(shù)字上變頻

中圖分類號(hào):TN927文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1004-373X(2010)17-0027-03

Implementation of Simulation Source for Satellite Communication Based on SR

WU Bing, WANG Zhong-hua, GU He-fang

(East China Research Institute of Electronic Engineering, Hefei 230088, China)

Abstract: A simulation source based on software radio for satellite communication is introduced. The implementation method and design notes of the hardware system based on FPGA and high-speed D/A converter are put forward. The basic principle and function of the modules of the software system are depicted. The realization based on software radio theory and the EVM testing results of the output signal of the simulation source are presented. The structure of the system is very simple, and the modulation mode and data protocols can be switched over arbitrarily, so it has the general universality and strong expansibility.

Keywords: software radio(SR); signal source; shaping filtering; digital upper converter

0 引 言

通信中普遍采用基帶信號(hào)對(duì)載波波形的某些參量(如振幅、頻率以及相位等)進(jìn)行調(diào)制,以滿足系統(tǒng)發(fā)射和接收的需要。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展,器件工藝越來(lái)越先進(jìn),器件功能越來(lái)越強(qiáng),實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的方法也越來(lái)越多,實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的穩(wěn)定度和可靠性都在不斷提高。尤其在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中,信號(hào)調(diào)制的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,要求也不斷提高。采用現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)的調(diào)制方法,各種信號(hào)的產(chǎn)生依靠軟件操作來(lái)確定,同一信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字化后可由不同的軟件模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)各種調(diào)制功能。這使得硬件電路結(jié)構(gòu)變得更加簡(jiǎn)單,操作更加方便,穩(wěn)定度更高,可靠性更強(qiáng)。而且結(jié)合相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)處理軟件及控制軟件可以加載新的調(diào)制方式,形成一個(gè)通用的數(shù)字調(diào)制器,能夠方便靈活地進(jìn)行通信調(diào)制方式的擴(kuò)展。

軟件無(wú)線電是一種基于寬帶模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器件、高速數(shù)字信號(hào)處理芯片,以軟件為核心(Software-Oriented)的嶄新的體系結(jié)構(gòu)[1-2]。軟件無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展為衛(wèi)星通信系統(tǒng)提供了良好的發(fā)展基礎(chǔ)。由于FPGA具有高度的靈活性和重配置性,其在基于軟件無(wú)線電的通信系統(tǒng)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。該設(shè)計(jì)是基于軟件無(wú)線電,采用FPGA實(shí)現(xiàn)全數(shù)字調(diào)制的通用衛(wèi)星信號(hào)源模塊,數(shù)據(jù)協(xié)議及調(diào)制方式任意可變,可以靈活地應(yīng)用于各種衛(wèi)星通信系統(tǒng)中。

1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

軟件無(wú)線電技術(shù)要求靠近天線的地方盡可能使用寬帶的數(shù)模/數(shù)模轉(zhuǎn)換器,盡早地完成信號(hào)的數(shù)字化,從而使得無(wú)線電臺(tái)的功能盡可能地用軟件來(lái)定義和實(shí)現(xiàn)。但是由于受寬帶天線、高速A/D,D/A及DSP 等技術(shù)水平的限制,實(shí)現(xiàn)一個(gè)理想的軟件無(wú)線電平臺(tái)的條件目前還不具備。因此,現(xiàn)在對(duì)軟件無(wú)線電的研究一方面集中在上述關(guān)鍵技術(shù)的研究上,另一方面更多地是在現(xiàn)有的技術(shù)條件下,研究如何最大程度地實(shí)現(xiàn)軟件無(wú)線電所要求的通用性和靈活性,將軟件化、通用化的設(shè)計(jì)思想體現(xiàn)到具體的應(yīng)用實(shí)踐中。雖然目前基于軟件無(wú)線電的直接射頻收發(fā)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)還有些難度,但基于中頻數(shù)字信號(hào)處理的中頻收發(fā)技術(shù)已相當(dāng)成熟。本衛(wèi)星通信模擬源就是采用基于軟件無(wú)線電的中頻發(fā)送技術(shù),以高速DAC和高端FPGA為硬件載體,給出了模擬中頻信號(hào)的輸出。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示(完整的發(fā)送系統(tǒng)還需要混頻器、放大器及天線等,這不在本文的討論范疇內(nèi)),FPGA對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼調(diào)制后再送給DAC,以產(chǎn)生中頻輸出。

圖1 基于軟件無(wú)線電的衛(wèi)星通信模擬源

中頻系統(tǒng)的硬件構(gòu)架

衛(wèi)星通信模擬數(shù)據(jù)源既可由FPGA內(nèi)部產(chǎn)生,也可以由外部送入。為了保證硬件平臺(tái)的通用性,本衛(wèi)星通信模擬源系統(tǒng)的外部接口有TTL,422及LVDS等類型,用以滿足各種不同的接口需要。FPGA是整個(gè)系統(tǒng)的核心器件,為了保證處理速度和邏輯單元的容量,采用Altera公司Stratix Ⅱ系列FPGA――EP2S90F1020。EP2S90F1020擁有72 768個(gè)寄存器和72 768個(gè)算術(shù)查找表單元,另有4 Mb存儲(chǔ)器單元和384個(gè)9 b乘法器,其工作速度快,資源非常豐富,可以在內(nèi)部進(jìn)行絕大部分的數(shù)字中頻處理運(yùn)算。

為了保證中頻輸出信號(hào)的質(zhì)量,DAC的采樣時(shí)鐘最好大于等于載波頻率的4倍。如載波中頻為70 MHz,則DAC的采樣時(shí)鐘應(yīng)為280 MHz或更高。再考慮系統(tǒng)的可編程性和升級(jí)性,采用了Analog Devices公司的超高速DAC――AD9736。AD9736的數(shù)據(jù)精度為14 b,采樣率高達(dá)1 200 MSPS,采用DDR方式LVDS數(shù)據(jù)接收器,電流型輸出,內(nèi)置同步控制電路,適合應(yīng)用在寬帶通信系統(tǒng)中[3]。

由于硬件系統(tǒng)的工作頻率很高,需要采用高速電路設(shè)計(jì)方法,需要注意以下幾點(diǎn):

信號(hào)完整性 需要對(duì)板級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)完整性仿真,注意阻抗匹配,減小關(guān)鍵信號(hào)線之間的串?dāng)_,控制數(shù)據(jù)總線之間的延時(shí);

電源完整性 需要對(duì)板級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行電源完整性仿真,增加線和過(guò)孔上所能通過(guò)最大電流的裕量,通過(guò)在合適的位置加去耦電容,以降低電源和地平面上的交流阻抗[4];

電磁兼容 由于硬件屬于模/數(shù)混合電路,在布線時(shí)需要注意模擬部分和數(shù)字部分的隔離,采用獨(dú)立的模擬電源和數(shù)字電源以及模擬地和數(shù)字地,特別要注意降低數(shù)字部分對(duì)模擬部分的干擾;

功耗問(wèn)題 隨著系統(tǒng)工作頻率的提高,系統(tǒng)的功耗也隨之增加,需要對(duì)關(guān)鍵器件進(jìn)行散熱處理。