软件无线电发射机的实现与仿真.doc

软件无线电发射机的实现与仿真文章来源 毕业论文网 www.biyelunwen.com.cn 论文关键词：软件无线电，数字信号处理器，信道化发射机，多相滤波，Matlab论文摘要：软件无线电的基本思想是将数字化处理单元尽可能靠近天线，同时系统各种功能在一个开放性、模块化的通用硬件平台上尽可能由软件定义。它是一种以现代理论为基础，以数字信号处理为核心，以微技术为支撑的新的无线通信体系结构。     本文首先深入讨论了软件无线电发射机的基本理论:采样技术、多速率信号处理和调制解调算法。在此基础上深入研究了多相滤波技术在信道化发射机中的应用，然后推导和建立了实信号信道化发射机的模型，给出了信道划分方法和真实信道中心频率的计算公式，最后完成了基于此模型的一个8信道信道化发射机的仿真，并验证了其可行性和正确性。第一章 绪论 1.1什么是软件无线电 1.1.1软件无线电的概念 顾名思义，软件无线电就是软件控制的无线电收发信机，它的所有工作处理过程和工作参数都应该是由软件定义和控制的，而不是像传统无线电台那样是由硬件决定。从这个意义上说，软件无线电台就是要将数字信号处理技术应用于天线端的射频(RF)信号处理，亦即将宽带A/D和D/A转换器尽可能靠近天线端使用，而且其功能及各种工作参数都可以通过软件来定义。这种软件无线电台与人们通常所说的数字化接收机(电台)存在一定的区别。在软件无线电台中，要适应不同的通信标准与不同体制的通信设备互通工作，只需选用或更改电台的某些工作参数或处理程序即可实现，而这都是通过软件来执行的，而数字化接收机(电台)一般都需要使用不同的硬件电路，有时甚至要使用与这些通信标准一一对应的专用电路，软件无线电台的改进或升级换代可以通过软件的升级来实现，但数字化接收机(电台)就不可能那么简单，一般都要重新设计和更换新的硬件电路板。由此可见，软件无线电台不但具有操作极其方便灵活的特点，而且还能够对技术的发展和工作的变化作出更为快捷的响应。1.1.2软件无线电的特性 SDR(Software Defined Radio)是在天线和A/D/A之间放置模拟信号处理环节，以便于进行滤波、模拟变频等处理，而其它部分在通用硬件平台上，由软件进行处理，是一种非理想的软件无线电。使用SDR概念来设计和实现下一代的无线通信系统和设备，与传统的产品和设备相比较，具有明显的优势。它将使得从技术研究开发，到设备制造商、电信运营商，再到每个无线通信终端用户都受益。具体如下：1.为技术和产品的研究开发提供一个新概念和通用无线通信平台，大大降低了开发和周期。传统的无线通信系统只对单一的标准进行产品开发，从标准相对稳定到设计和开发专用芯片，再到产品设计和实现是一个以年为单位的过程，开发周期长、开发成本高。上述情况导致在标准制定进程中，大多数新技术不能被应用，限制了新技术的发展和应用，导致商用产品和当时技术水平的巨大差异。SDR将提供一个新概念和通用无线通信平台，在此平台上，可能基于软件来实现新业务和使用新技术，大大降低了开发成本和缩短了周期，使产品能跟上技术发展的水平。2.为设备制造商降低风险，提高效益。目前无线通信产品的生命周期越来越短，因此针对单一产品线的投资风险很大。基于SDR技术产品的生产将比传统产品原成本低、且产品寿命长，这就意味着投资风险低。同时，由于它简单化及标准化硬件使得产品容易生产。因此，制造商生产基于SDR技术的产品，可得到远大于生产传统产品的效益。3.为运营商降低投资风险移动通信网建设需要巨大投资，同时具有很大风险性。我国现今一方面由于需求，GSM网络迅速扩容，增加GPRS设备；另一方面又面临第三代移动通信到来的时期，制定一个成功的投资战略极为困难。在现阶段考虑在第三代移动通信的多种标准中如何选择，也有很大的投资风险。软件无线电从某种程度上可降低这种风险。4.为最终用户提供了一个通用的终端设备平台基于SDR技术用户的设备，是为用户提供了一个通用的终端设备平台。它应当能支持多达5-8种国际上通用的标准，而且可以通过空间加载软件技术达到用户设备升级的目的。这样，用户便不需要关心他所在的地区和运营商的问题，从而实现真正意义的全球漫游。用户还可能获得他们所希望得到的新业务。1.1.3软件无线电的关键性技术 软件无线电技术是软件化、计算密集型的操作形式。它与数字和模拟信号之间的转换、计算速度、运算量、存储量、数据处理方式等问题息息相关，这些技术决定着软件无线电技术的发展程度和进展速度。宽带/多频段天线、A/D/A转换器件、DSP(数字信号处理器)技术及实时操作系统是软件无线电的关键技术。1.宽带/多频段天线理想的软件无线电的天线部分应该能覆盖全部无线通信频段，通常来说，由于内部阻抗不匹配，不同频段电台的天线是不能混用的。而软件无线电要在很宽的工作频率范围内实现无障碍通信，就必须有一种无论电台在哪一个波段都能与之匹配的