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软件无线电中DSP应用模式的分析摘要：软件无线电是未来移动通信的一个重要研究方向。
系统地介绍了软件无线电的特点及其体系结构，并结合DSP芯片TMS320C541分析了它的一种应用模式。
关键词：软件无线电数字信号处理器(DSP) VME(Virtual Machine Environment)总线软件无线电是基于同一硬件平台上，安装不同的软件来灵活实现多通信功能多频段的无线电台，它可进一步扩展至有线领域[1]。
其主要特点如下：·系统功能软件化：软件无线电将A/D变换尽量向射频端靠拢，将中频以下全部进行数字化处理，以使通信功能由软件来控制，系统的更新换代变成软件版本的升级，开发周期与费用大为降低。
·系统结构实现模块化：采用模块化设计，模块的物理和电气接口技术指标符合开放标准。
同类模块通用性好，通过更换或升级某模块就可实现新的通信功能。
·利于互换：不同的通信系统都基于相同标准的硬件平台，只要加载相应的软件就可完成不同的电台与不同系统之间的互联。
·系统监控方便：由于软件无线电至少在中频以后进行数字化处理，通过软件就可很方便地完成宽带天线监控、系统频带调整、信道监测与自适应选择、信号波形在线编程、调制解调方式控制及信源编码与加密处理。
软件无线电通信随着DSP技术的发展和应用的成熟，特别是低功耗DSP芯片的出现，使软件无线电的应用研究成为热点。
国外软件无线电的发展较早，美国ARPA早已提出了其相关的计划作为美陆海空的共用通信系统，其中多频段多模式电台(MBMMR)是该计划的主要组成部分。
国内也有一些相应产品出现，但都采用浮点DSP芯片TMS320C40来实现高速数据交换与处理。
而’C40功耗较大，目前应用还需改进与完善。
本文就软件无线电的体系结构以DSP芯片TMS320C541构成模式为基础对其作一分析和探讨。
1 软件无线电的体系结构软件无线电具有系统结构通用、功能实现软件化和互操作性好等一系列优点。
基于DSP的软件无线电接收机研究与实现的开题报告一、研究背景和意义随着科技的不断发展，无线电通信得到了广泛的应用和发展。
软件无线电技术（SDR）作为一种新型无线电技术得到了广泛的关注和研究。
DSP（数字信号处理器）作为SDR技术的核心，应用越来越广泛。
DSP 有高速运算能力，对信号的采样、处理效能很高，更适合于数字信号的处理。
本课题旨在研究基于DSP的软件无线电接收机的设计和实现。
通过研究和设计一个基于DSP的软件无线电接收机，能够达到较高的接收信噪比和更好的性能，实现高速度和高效率的数字信号处理。
例如，通过改变软件的信号参数，可以实现各种通信标准的接收，如GSM、WCDMA或LTE等。
该技术在无线通信中的应用具有很大的潜力，可以应用于无线电通信、机载遥感等多个领域。
二、研究内容和方法本课题将基于DSP开发一个数字信号处理软件。
主要研究内容包括：1）设计软件无线电接收机的硬件原理和基本原理；2）研究DSP在软件无线电接收机中的应用，了解DSP的信号处理原理；3）实现基于DSP的软件无线电接收机，实现数字信号处理功能。
本研究将采用以下方法实现对上述内容的研究：1.对软件无线电接收机的工作原理和基本原理进行研究，了解其模块结构和主要的功能模块，确定DSP在其中的应用。
2.深入研究DSP的信号处理原理，了解DSP的工作模式、算法和接口，并学习在不同的应用中如何使用DSP。
3.根据DSP的性能特点、代码结构和处理能力，设计和实现基于DSP的软件无线电接收机。
三、研究目标和预期成果本研究的目标是设计出一个能够满足通信标准的基于DSP的软件无线电接收机。
在分析和熟悉DSP原理的基础上，结合实际的实现，达到以下预期目标：1.了解软件无线电接收机的硬件原理和基本原理，能够熟悉其各个模块的功能和工作原理。
2.掌握DSP在软件无线电接收机中的应用方法，能够熟悉DSP的信号处理原理。
3.实现基于DSP的软件无线电接收机的数字信号处理功能，尽可能满足通信标准的接收。
频谱分析等都可以采用信号处理算法来实现。
本节着重以DSP解调算法为例，介绍软件无线电接收机中信号处理算法的DSP实现。
1．软件无线电解调算法通用模型软件无线电的几乎所有功能都将用软件来实现，解调也不例外。
软件无线电的解调一般采用相干解调的方法。
数字相干解调的方法从原理上讲和模拟相干解调是一样的。
常见于模拟解调电路的相干解调法(指用一个同相同频的本地载波去相干解调)，当同频同相不满足时，解调输出会严重失真。
例如，在移动通信中，接收的信号受到严重衰落时，提取出来的载波质量往往达不到要求，特别是在多普勒效应等引起的偏频环境下更是如此。
由于正交解调法在一定程度上能克服以上弱点，因此，软件无线电中的解调一般采用数字正交解调法。
正交调制法产生的调制都能用正交解调法解调，而且一般调制都能用正交调制法进行，也就是说，正交解调法从理论上说可以对几乎所有的调制样式进行解调。
图5-12所示的数字正交变换通用模型显示了ADC采样后的数字序列S(n)和两个正交的本振序列cos(ωcn)和sin(ωc，n)相乘，再通过低通滤波器来实现正交解调过程。
尽管调制样式多种多样，但实质上调制不外乎用调制信号去控制载波的某一个(或几个)参数，使这个参数按照调制信号的规律变化的过程。
载波可以是正弦波或脉冲序列，以正弦波为载波的调制叫做连续波调制。
这里只讨论连续波调制信号的解调。
对于连续波调制，已调信号的表达式为：调制信号可以分别“寄生”在已调信号的振幅A(n)、频率ω(n)和相位θ(n)中，相应的调制就是调幅、调频、调相这三类熟知的调制方式。
由于频率和相位有着一定的关系，为了便于分析，可以将式(5-1)改写为这就是我们所希望得到的同相和正交两个分量，根据XI(n)、XQ(n)，就可以对各种调制样式进行解调，三大解调算法如下：在利用相位差分计算瞬时频率，即ƒ(n)=φ (n)-φ (n-1)时，由于计算φ (n)要进行除法和反正切运算，这对于非专用数字处理器来说是复杂的，在用软件实现时也可以用下面的方法来计算瞬时频率ƒ(n)：上式就是利用xI(n)、xQ(n)直接计算ƒ(n)的近似公式。
软件无线电论文：软件无线电中DSP 实现功能探究［摘要］理想的软件无线电结构之所以适用于无线电工程的任何领域，原因就在于它完成的功能主要取决于存储在DSP/ FPGA 中的软件，而与硬件结构无关，DSP 则是软件无线电的核心元件，也可以说DSP 技术的发展是软件无线电的关键推动力之一。
本文将结合软件无线电的具体结构分析DSP 在软件无线电实现的功能。
［关键词］DSP 软件无线电1.引言数字信号的广泛应用及人们对通信系统间互通性的要求，软件无线电技术得以迅速发展。
软件无线电能够使用软件或可更新的逻辑器件来处理无线信号，其最大的特点就是将模拟信号数字化，采用数字技术实现以前用模拟技术实现的功能。
DSP 作为专业的数字信号处理器，在对软件无线电中数字信号处理部分无疑成为最优的选择，下面将从以下几方面着重分析DSP 技术在软件无线电中的应用。
2.DSP 应用概况2.1 DSP 主要应用领域。
数字信号的推广使得数字信号处理器的应用领域不断增加，主要有以下应用领域：（ 1）数字化移动电话（ 2）数据调制解调器（ 3）磁盘光盘控制器需求（ 4）图形图像处理需求（ 5）汽车电子系统及其它应用领域电视会议系统里，也大量应用DSP 器件。
视听机器里也都应用DSP。
随着科学技术的发展，将会出现更多新的DSP 应用领域。
2.2 DSP 在通信发展中的地位。
十几年来，通信业的迅猛发展人们有目共睹，每一次进步都源于先进技术的投入。
第一代（ 1G）蜂窝电话是基于模拟调制方案的，其缺点是频谱限制和相对效率较低。
为解决1G 系统的问题，提出了第二代（ 2G）蜂窝电话，其中就用到了当时刚刚出现的DSP 技术。
在初期系统中，DSP 主要用于实现调制解调功能、处理复杂的基带信号、判定需要发送的比特流以及对噪声、干扰和衰耗引起的错误进行纠正。
由于调制解调是由DSP 的软件程序实现，所以在从2G 到2.5G 再到3G 的通信发展中，通信标准的更新可以相对简单地通过调制解调软件的更新实现，进而减少了网络基础构架更新费用。
基于DSP技术的GPS接收机设计的开题报告一、课题背景随着GPS技术在民用领域的广泛应用，GPS接收机的研究和设计也越来越重要。
基于DSP技术的GPS接收机能够实现高精度、高性能和多功能，并且能够减小接收机体积和功耗。
因此，本课题旨在研究基于DSP技术的GPS接收机设计。
二、研究内容1、GPS signal processing技术通过对GPS信号的处理，能够获取GPS系统提供的导航信息。
GPS signal processing技术是DSP技术在GPS接收机中的重要应用，包括信道跟踪、信号解调、码生成、导航解算等模块。
2、数据处理和算法设计GPS接收机需要通过对接收到的信号进行处理，才能得到位置解算、速度测量等信息。
基于DSP技术的GPS接收机需要明确数据处理和算法设计，尤其需要处理高速大容量的数据流。
3、系统设计综合考虑技术要求，硬件配置和软件开发，GPS接收机的系统设计需要将以上的功能和模块结合起来，实现以最优的方式和性能来处理GPS信号。
三、研究意义本研究将探索基于DSP技术的GPS接收机设计，通过分析和优化各个模块的算法和性能，提高GPS接收机的精度和稳定性。
因此，本研究对于民用领域的GPS导航和定位应用具有重要的理论和实用价值。
四、研究方法1、文献调研：对常用的GPS signal processing技术和GPS接收机设计方法进行文献调研和研究。
2、算法设计：根据文献调研结果，设计适合基于DSP技术的GPS 接收机算法，提高信号处理的性能和精度。
3、系统设计：根据算法设计结果，结合硬件配置和软件开发，设计基于DSP技术的GPS接收机的系统架构和系统功能实现。
五、预期结果1、设计完成基于DSP技术的GPS接收机，实现信号处理的高性能和高精度。
2、经过实验验证，能够准确地定位和导航。
3、通过优化算法和系统设计，实现GPS接收机的性能提升和功能扩展。
六、总结基于DSP技术的GPS接收机设计是一项重要的研究领域，将在未来GPS导航和定位应用中发挥重要作用。
基于DSP的GPS软件接收机设计的开题报告一、选题背景和意义随着GPS系统的广泛应用，尤其是在民用领域，GPS接收机已经成为一种非常成熟的技术，并且得到广泛的应用。
GPS接收机采用数字信号处理技术，可以实现高性能、高精度的位置定位服务。
近年来，基于DSP 的GPS软件接收机的研究越来越受到重视。
该课题旨在设计一种基于DSP的GPS软件接收机，该接收机可以实现高精度的位置定位和跟踪，并且具有较高的抗干扰能力和精度稳定性，能够适应各种应用场景的需求。
本课题对于推进国内GPS导航领域发展，提高我国民用导航系统的核心技术水平有重要的现实意义。
二、研究内容和方向1. GPS接收机原理及其算法研究2. 基于DSP的GPS软件接收机的硬件设计3. DSP芯片上的GPS信号处理算法设计与实现4. GPS信号捕获及跟踪算法设计与实现5. GPS接收机的性能评估及测试三、研究计划和进度安排1. 理论研究（1个月）：主要研究GPS接收机原理、DSP芯片的GPS信号处理算法和GPS信号捕获及跟踪算法等。
2. 硬件设计（3个月）：包括GPS天线前端模块的设计、数字信号处理模块的设计等，最终完成基于DSP的GPS软件接收机的硬件设计。
3. 软件设计（4个月）：主要包括DSP芯片上的GPS信号处理算法设计与实现、GPS信号捕获及跟踪算法设计与实现等。
4. 性能评估及测试（2个月）：完成GPS接收机的性能测试和评估工作，包括接收机的灵敏度、带宽、动态性能、信号完整性、抗干扰能力等方面的测试。
5. 论文撰写及答辩（2个月）：完成论文撰写并进行答辩。
四、预期成果和应用前景本项目的预期成果是一种高精度、高性能、低成本的基于DSP的GPS软件接收机，可以满足各种应用场景的需求。
该接收机不仅适用于车辆导航、航空航天、海洋航行、地震监测等领域，还可以在军事、安防等领域得到广泛应用。
本项目的成果将有助于提升我国民用导航系统的核心技术水平，加快我国GPS导航领域的发展。
!计算机测量与控制!"#"$!$%!&"!!"#$%&'()'*+%('#',&-!",&(".!#)&!#收稿日期 "#"$#%"&$!修回日期"#"$#$"#%作者简介 杨!彦!%)*)"&男&广西南宁人&硕士研究生&高级工程师&主要从事电子信息方向的研究%通讯作者 韦朝欣!%)&,"&男&广西河池天峨县人&硕士研究生&高级工程师&主要从事电子信息方向的研究%引用格式 杨!彦&韦朝欣!基于-[c 和交换芯片的中频软件无线电接收控制系统设计'+(!计算机测量与控制&"#"$&$%!&"))&%#$!文章编号 %'*%,()& "#"$ #&##)&#'!!-./ %#!%'("' 0!1234!%%5,*'" 67!"#"$!#&!#%(!!中图分类号 8@)%%!!文献标识码 :基于/6F 和交换芯片的中频软件无线电接收控制系统设计杨!彦% 韦朝欣"!%;广西农业职业技术大学信息工程学院&南宁!($####$";广西壮族自治区人力资源和社会保障厅信息中心&南宁!($####"摘要 软件无线电是无线通信方式之一&为了精准接收中频软件无线电信号&确保中频软件无线电信号接收控制效果&设计了基于-[c 和交换芯片的中频软件无线电接收控制系统$加设数字信号处理芯片和交换芯片&通过振荡器*滤波器*混频器等元件的连接&设计无线电接收机&通过调整逻辑控制电路优化接收控制器&生成并执行接收控制指令$在系统硬件的支持下&利用-[c 技术采集并处理中频软件无线电信号&校准无线电信号的不平衡程度&通过调制样式识别*解调以及分类存储等步骤&实现系统的接收控制功能$系统测试结果表明&在此次设计系统的控制下&无线电接收信号的平均信噪比高达,*;,S P &能够精准接收中频软件无线电信号&具有较好的中频软件无线电信号接收控制效果&有效扩大无线电的接收范围%关键词 -[c 芯片$交换芯片$振荡器$中频软件无线电$接收控制系统/'+37,"5H E6"5&;*('C *13"C '4'303,7!",&(".6:+&'#G *+'1",/6F *,16;3&4D 3,7!D 3$=:@9=?2%&Y K /<F ?I Z 42"!%;[1F I I O I J /2J I H M ?64I 2K 2A 42G G H 42A &9>?2A Z 4b I 1?64I 2?OD 24N G H Q 46T I J:A H 41>O 6>H G &@?2242A!($####&<F 42?$";/2J I H M ?64I 2<G 26G H I JC >M ?2^G Q I >H 1G Q ?2S[I 14?O [G 1>H 46T -G 7?H 6M G 26I J9>?2A Z 4E F >?2A :>6I 2I M I >Q^G A4I 2&@?2242A!($####&<F 42?"28+&(*4&)[I J 6V ?H G H ?S 4I 4Q I 2G I J 6F GV 4H G O G Q Q 1I M M >241?64I 2M G 6F I S Q !/2I H S G H 6I?11>H ?6G O T H G 1G 4N G /XQ I J 6V ?H G H ?S 4IQ 4A 2?O Q 2SG 2Q >H G 6F G H G 1G 764I 2?2S 1I 26H I O G J J G 16I J /XQ I J 6V ?H G H ?S 4IQ 4A 2?O Q &?2/XQ I J 6V ?H G H ?S 4IH G 1G 764I 2?2S1I 26H I O Q T Q 6G M W ?Q G SI 2-[c?2S Q V 461F 42A 1F 474Q S G Q 4A 2G S !:S SS 4A 46?O Q 4A 2?O 7H I 1G Q Q 42A 1F 47?2S Q V 461F 42A 1F 47&S G Q 4A 26F G H ?S 4I H G 1G 4N G H 6F H I >A F 6F G 1I 2U 2G 164I 2I J I Q 14O O ?6I H &J 4O 6G H &M 4Z G H ?2SI 6F G H 1I M 7I 2G 26Q &I 764M 4\G 6F G H G 1G 4N 42A 1I 26H I O O G HW T ?S 0>Q 642A 6F G O I A 411I 26H I O 14H 1>46&?2S A G 2G H ?6G ?2SG Z G 1>6G 6F G H G 1G 4N 42A 1I 26H I O 1I M M ?2S !Y 46F 6F G Q >77I H 6I J 6F G Q T Q 6G MF ?H S V ?H G &-[c 6G 1F 2I O I A T 4Q >Q G S 6I 1I O O G 16?2S 7H I 1G Q Q /XQ I J 6V ?H G H ?S 4I Q 4A 2?O Q &1?O 4W H ?6G 6F G 4M W ?O ?21G I J H ?S 4I Q 4A 2?O Q &?2S H G ?O 4\G 6F G Q T Q 6G M h Q H G 1G 764I 21I 26H I O J >2164I 26F H I >A F M I S >O ?64I 27?66G H 2H G 1I A 2464I 2&S G M I S >O ?64I 2?2S1O ?Q Q 4J 41?64I 2Q 6I H ?A G !8F GQ T Q 6G M6G Q 6H G Q >O 6Q Q F I V6F ?6>2S G H 6F G1I 26H I O I J 6F G S G Q 4A 2Q T Q 6G M &6F G ?N G H ?A G Q 4A 2?O U 6I U 2I 4Q G H ?64I I J 6F G H ?S 4I H G 1G 4N G S Q 4A 2?O 4Q >76I ,*;,S P &V F 41F 1?2?11>H ?6G O T H G 1G 4N G 6F G /XQ I J 6U V ?H G H ?S 4I Q 4A 2?O &F ?Q ?A I I S /XQ I J 6V ?H G H ?S 4I Q 4A 2?O H G 1G 764I 21I 26H I O G J J G 16&?2SG J J G 164N G O T G Z 7?2S Q 6F G H ?S 4I H G 1G 764I 2H ?2AG !9':;"(1+)-[c1F 47$Q V 461F 42A 1F 47$I Q 14O O ?6I H $/XQ I J 6V ?H G H ?S 4I $H G 1G 4N 42A 1I 26H I O Q T Q 6G M <!引言软件无线电是基于现代通信原理&以数字信号处理为中心的开放式无线通信结构体系%软件无线电体系是将模块化*标准化的硬件部件以总线形式相连&组成一个通用的硬件平台&再由软件负载实现多通道*多层次的无线通信功能'%(%软件无线电具有可编程的^X 波段*通道访问模式*调制解调模式&将从信源基带信号处理到^X 信号的发射与接收均趋于数字化&其目标是使通讯系统脱离硬件架构的限制'"(%由于系统结构比较稳定&因此可以采用软件来完成各种功能&从而可以进行有效地更新&同时&也可以降低体系之间的交换和兼容性%鉴于上述特点&软件无线电被广泛地应用于各个领域%根据软件无线电的传输频率&可以将其分为低频*中频和高频$种类型%其中&中频软件无线电是指频段在$##"$###3C \的无线电&该类型无线电的传输需要经过$个过程&分别为发送*传送和接收&受到诸多因素的影响&!投稿网址 V V V!0Q 01O T3\!1I M Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第&期杨!彦&等)基于-[c """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""和交换芯片的中频软件无线电接收控制系统设计#))!#中频软件无线电在接收环节存在明显的功能问题&主要体现在无线电信号接收丢失*信噪比低等方面&为此&设计中频软件无线电接收控制系统具有重要意义%文献'$(采用模拟最小化和数字最大化方法&利用芯片内部集成的高速模数转换器&结合时钟锁相环&设计了一种软件无线电架构的接收机控制模拟前端电路&并完成软件无线电的接收控制工作%文献',(采用本振光梳解调射频信号&并接收带宽的子信道&调整了信号的接收方式&根据信号接收原理&实现对接收程序的控制%然而上述方法存在接收控制效果差的问题&无法实现对接收范围*接收精度的有效控制%为了提高中频软件无线电信号接收控制效果&在-[c 和交换芯片的支持下&设计中频软件无线电接收控制系统%将-[c 芯片*交换芯片*中频软件无线电接收机和中频软件无线电接收控制器作为控制系统的主要硬件设备&提高数据的读取速度和同步存取能力%采用:+-*-+:转换器对信号进行数字化处理&通过调制样式识别*解调和分类存储&解决了中频软件无线电信号接收控制效果差的问题%=!中频软件无线电接收控制系统硬件设计从硬件和软件两个方面设计中频软件无线电接收控制系统&应用-[c 芯片作为无线电信号的处理元件&采用交换芯片&接收控制指令传输&利用供电电源电路连接硬件设备&完成中频软件无线电接收控制系统硬件设计&为控制程序的运行提供硬件支持&中频软件无线电接收控制系统原理如图%所示%图%!中频软件无线电接收控制系统原理框图图%中&中频软件无线电接收控制系统的核心为数字信号处理部分&信号输入后&经过:+-转换器处理为高速数字信号&交由-[c 芯片*交换芯片对无线电信号进行进一步的处理&经过-+:转换器完成信号的采集和处理任务&输出最终信号%=>=!数字信号处理芯片-[c 芯片可以为中频软件无线电解码*操作*甚至是在时间和频率上生成离散信号提供最优的处理器&在-[c 芯片中加入了乘法累积运算&因为一般采用卷积运算&所以在-[c 中R:<运算被优化处理为单个-[c 的单周期指令&使得-[c 的工作效率得到了显著地改善%另外&-[c 还通过优化寻址方式&使其能够有效地读出或写出存储器电路的离散数据%利用哈佛结构&-[c 实现了对数据和指令的同步存取&极大地加快了读写的速度%在此次设计的中频软件无线电接收控制系统中&采用8R [$"#<'*%$型号的-[c 芯片&其内部结构如图"所示%8R [$"#<'*%$芯片内置%U *R W 的芯片内存&具有$"图"!数字信号处理芯片内部结构图W 46的存储空间%片内^:R 由两个部分组成&分别为程序+<?1F G 存储器和数据+<?1F G 存储器%二者均使用B %c +B "级缓冲结构%8R [$"#<'*%$指令集里的所有命令都是条件指令&根据某种条件决定是否执行%位运算指令&包含位域抽取*设定*清除*位计数*规格化等%也可以进行位元寻址&得到&W 46+%'W 46+$"W 46的数据%=>?!交换芯片交换芯片是千兆通信网络技术的核心&它能将多个局域网的网络部分连接起来&扩大网络的覆盖范围&从而实现中频软件无线电的远距离接收&并支持无线电接收控制指令的远距离传输%中频软件无线电接收控制系统中加设交换芯片的组成结构如图$所示%图$!交换芯片组成结构图在运行过程中&交换芯片采用/K K K &#";$协议&在&个不同的千兆位端口间进行R:<帧的交换&主要包括学习和转发%学习是指在端口收到R:<帧后&从R:<帧中抽取出相应的数据&然后在索引表中搜索相应的数据项&根据搜索结果生成地址索引信息&确定主机地址与端口之间的映射关系'((%而在转发过程中&当端口收到请求转发的R:<帧时&从R:<帧中抽取目标地址&在R:<地址列表中寻找对应的节点&从而获得对应目标地址的端口号&然后再将R:<帧发送到相应的端口%根据交换芯片所需的%##R 网口和%个%3R 网口&选择P <R ($","型交换芯片&它包括",个全双工%#P :[K U 8+%##P :[K U 8e &并具有!投稿网址 V V V!0Q 01O T3\!1I M Copyright ©博看网. All Rights Reserved.!!计算机测量与控制!第$%""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""卷#%##!#通信网络诊断功能%=>@!中频软件无线电接收机设计使用的中频软件无线电接收机由振荡器*滤波器*混频器*数字上+下变频器等部分组成&其内部连接方式如图,所示%图,!中频软件无线电接收机组成元件连接示意图中频软件无线电接收机中使用的振荡器单元采用双锁相环开关模式&其中一个正常使用时&则另一个进行配置并完成锁定%两个锁相环轮流执行组态锁相&确保每个时间都能有一台锁相环信号源工作%在接收机中&中频滤波器的作用是选择中频&减少频段干扰&提高信号的信噪比''(%在此次设计中&选择了'RC \的频带%它是一种用于接收的滤波器&它包括一个预选择滤波器和一个镜频抑制滤波器%预选择滤波器通常是在低噪声放大器前面的射频前端的一阶$镜频抑制滤波器是实现对图像信号的抑制&通常是在低频放大器后面进行'*(%混频器'&(的功能主要是由一个倍增电路来实现&将相关设备元件按照图,表示方式进行连接&即可得出中频软件无线电接收机的设计结果%=>A !中频软件无线电接收控制器中频软件无线电接收控制器主要用来生成并执行接收控制指令&控制器内部的逻辑控制电路由<c B -完成&逻辑控制电路如图(所示%图(!中频软件无线电接收逻辑控制电路图此次设计的无线电接收控制器采用逻辑时序作为驱动原理&其主要包含宽动态范围信号检测与处理单元中的数字衰减器驱动*高速:-<采样驱动以及相关运算&高速振荡器单元中的c B B 器件驱动以及相关频率运算和切换控制&中频处理单元中调整中频:9<增益的-:<驱动')(%将中频软件无线电接收控制器与接收机相连&保证控制器输出的控制信号能够直接作用在中频软件无线电接收机上&从而执行相应的控制任务%!中频软件无线电接收控制系统软件功能设计在中频软件无线电接收控制系统硬件的支持下&采集传输的中频软件无线电信号&并对其进行预处理&校准信号的不平衡度&经过解调*分类存储等环节&实现系统的无线电接收控制功能%>=!利用/6F 技术采集并处理中频软件无线电信号中频软件无线电的传输原理是)在尽可能接近天线的位置&采用宽带的:+-*-+:预先把接收到的信号进行数字化&然后通过数字信号处理技术&对数字信号进行同步提取*信号调制样式的识别*信道解码*信号特征提取&整个无线电控制协议部分全部由软件编程来完成'%#(%利用带通采样原理对传输的中频软件无线电信号进行采集&以此作为接收对象%设中频软件无线电信号的频带范围为'/O I V G H &/>77G H (&则中频软件无线电信号的采样速率设置为)/Q ?M 7O 42A 6"!/O I V G H M />77G H ""'H ?S 4I M %!%"式中&'H ?S 4I 为中频软件无线电信号的采样量&该变量要求满足如下条件)%2'H ?S 4I 25/>77G H '(J!""式中&5'#(整型函数表达式&J 为中频软件无线电信号带宽%按照设置的信号采样速率&得出第4个中频软件无线电信号的采样结果为)H !4"6"槡9'!%M %M *"4<2(71I Q '!0=M 0$"<2M %(M '!4"!$"式中&9为无线电达到接收机的功率&%**和%分别表示的是多普勒频移影响的码速率偏移*相位时延的归一化值和初始相位&<2为无线电信号的采样周期&0=和0$对应的是载波和多普勒频移的角频率&'!4"为无线电信号中的噪声部分'%%(%在:+-带通采样之后&在低频部分仍会产生与原始信号相同的数字信号%在'H ?S 4I 为偶的情况下&取样后的低频带会产生与原始信号频率一致的频谱$但是如果'H ?S 4I 是奇数&那么采样后的基带频谱就会发生与它的中心频率相反的现象&如果在带通取样之后&基带上的频谱是负的&那么对信号进行正交变换即可%为保证系统中频软件无线电信号的接收控制效果&需要对初始采集的无线电信号进行变换处理'%"(%另外&数字混频正交变换过程可以量化表示为)H I H 6F I AI 2?O !'"6H !'".7>"'/<!,"式中&/O I ?S 为载频%按照上述过程&在-[c 芯片的支持下&完成中频软件无线电信号的采集与处理工作%>?!中频软件无线电信号不平衡校准根据采集的中频软件无线电信号估计接收机在任意位置上的不平衡度&无线电信号在幅度与相位两个维度上的不平衡度估计结果可以表示为)!投稿网址 V V V!0Q 01O T3\!1I M Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第&期杨!彦&等)基于-[c """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""和交换芯片的中频软件无线电接收控制系统设计#%#%!#2A 61''6%12"W!'"31''6%12"B!'槡"32%67H 1Q 421''6%12B !'"2W !'"31''6%12"B!'"31''6%12"W!'槡567"3!("式中&2B !'"和2W !'"分别表示初始采集中频软件无线电的B *W 分量'%$(%在已知不平衡度的情况下&为校正无线电的/]不平衡&需构建无线电幅值的逆矩阵&通过逆矩阵与无线电信号分量的叠加&得出中频软件无线电信号不平衡校准处理结果如下)2B 7S 01!'"2W 7S 01!''("6%#6?22%%2A 1I Q 2)*+,%2B !'"2W !''("!'"!!将实时采集的中频软件无线电信号以及公式!("的计算结果代入到公式!'"中&即可输出中频软件无线电信号不平衡的校准结果%>@!实现中频软件无线电接收控制功能在控制器的支持下&生成控制信号驱动中频软件无线电接收机&完成调制样式识别*解调以及接收存储等功能&由此实现系统的无线电信号接收控制功能%";$;%!自动识别中频软件无线电信号调制样式通过对中频软件无线电信号调制样式的识别&确定信号解调方式&从而将无线电模拟信号转换为数字信号%将所有调制样式的中频软件无线电信号采用统一数学公式来表示&数学表达式如下)2!&"6A !&"1I Q `M *!&'("!*"式中&A !&"为信号的瞬时包络&*!&"为瞬时相位&`表示的是信号综合角频率'%,(%调制样式的自动识别主要根据中频软件无线电信号特征参数与不同调制类型标准信号特征的匹配度&提取的部分无线电信号特征参数可以表示为)1:6(0)D D <'A S '!&"(";H1"6%'/'1*"/!4"(7%'/1*/!4'("槡567"!&"!!其中);H 和'/分别为无线电的取样点数及属于非弱信号的个数&A S '!&"和*/!4"为零中心归一化瞬时幅度和相位非线性分量'%((%在考虑特征权重的情况下&对公式!'"提取的特征参数进行融合处理&得出的无线电信号综合特征标记为1=&最终利用公式!)"计算4类调制标准信号与当前接收无线电信号之间的匹配系数))!4"61!4"#1=G 1!4"GG 1=G!)"式中&1!4"为4类调制标准信号的运行特征参数'%'(%利用公式!*"实现当前无线电信号与所有调制标准信号的特征匹配&取匹配系数对应的信号调制类型作为当前无线电信号调制样式的自动识别结果%";$;"!中频软件无线电信号解调根据中频软件无线电信号调制类型的自动识别结果&对实时传输过来的无线电信号进行解调处理%采用数字相干解调原理完成无线电信号解调&解调原理如图'所示%图'!中频软件无线电信号解调原理图通过正交调制得到的调制信号&可以通过正交解调来还原原始信号'%*(%中频软件无线电信号的数字相干解调过程可以分为$个步骤&分别为调幅*调频和调相&其中调幅解调过程可以表示为)A S G M I S >O ?64I 2!'"63"B !'"M 3"W !'槡"!%#"!!其中)3B !'"和3W !'"分别表示的是同相分量和正交分量&将公式!%#"的计算结果代入到初始接收到的中频软件无线电信号中&替代初始信号的瞬时包络幅值&从而完成无线电信号的调幅解调结果'%&(%同理对无线电信号中的频率和相位进行解调&通过解调系数的替换&得出中频软件无线电信号的解调处理结果%";$;$!中频软件无线电信号接收与分类存储根据中频软件无线电信号的接收量&在接收机端预留出相应的存储空间%利用公式!%%"确定中频软件无线电接收结果的所属类型),!24"6'111=1#!4"711=11#!4"'111"=7!11="槡"#'111"#!4"7!11#!4""槡"!%%"式中&'1为提取的特征参数数量&1#!4"为当前存储空间中现有无线电信号的标准特征'%)"#(%根据公式!&"的计算结果&选择,!24"取值最大的存储空间作为无线电接收信号的实际存储位置&完成该信号的分类存储%按照上述步骤&反复执行解调与分类存储过程&并对分类存储空间进行实时更新&按照接收的时间顺序生成无线电信号接收列表&由此完成系统的信号接收与控制任务%@!系统测试为了测试此次设计的基于-[c 和交换芯片的中频软件无线电接收控制系统的有效性&将硬件和软件的设计结果看作一个整体&接收多组中频软件无线电信号&并观察在控制系统作用下接收信号的精度和数量&通过对接收信号性能的分析&体现出无线电接收控制系统的控制功能%!投稿网址 V V V!0Q 01O T3\!1I M Copyright ©博看网. All Rights Reserved.!!计算机测量与控制!第$%""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""卷#%#"!#@>=!配置并调试系统运行环境系统运行环境配置主要分为两个步骤&首先将-[c 芯片*交换芯片等相关的硬件设备安装到电路板上&并与主测计算机相连&将所有的硬件设备切换至工作状态%在此基础上&利用编程工具实现系统接收控制功能程序的开发&并直接导入到主测计算机中%为保证主测计算机能够支持此次设计系统的运行工作&在主测计算机内部装设:^R 处理器&操作系统设置为B 42>Z ";'版本%系统运行环境的调试包括$个部分&在硬件设备调试工作中&先对电路板进行目测检查&即根据图纸详细的要求&对每一台设备的型号和插脚进行检查&以确保电路板上的电极元件和设备的型号准确%在电路板上电之前&先进行电气接地状况的试验&以避免因过多或设备插脚造成的电气接地故障%利用万用表测量电路板上各个供电端的接地电阻&并测量输入+输出端的接地电阻&以确保各个电源和接口的接地电阻都在正常范围之内%软件驱动调试主要是观察驱动程序的时序是否符合相关设备的驱动时序&确定了整个软件驱动的时间控制是否符合设计要求&并对整个控制过程进行了精确*合理地分析%在系统联合调试环节&验证控制系统软件程序是否能够驱动硬件设备产生控制信号&并作用在接收机上%系统运行环境配置并调试成功后&执行系统测试实验的下一步操作%@>?!生成中频软件无线电信号样本利用中频软件无线电信号发射器&生成正余弦波*方波*三角波等多种波形的无线电信号作为传输对象&将其量化保存到发射器中&然后通过信号的读取将其添加到传输队列中%#%号中频软件无线电信号样本的生成结果如图*所示%图*!中频软件无线电信号样本波形图实验共生成%##组无线电信号样本&初始生成的信号样本中存在噪声&噪声强度约为$S P %@>@!描述系统测试过程将生成的中频软件无线电信号通过无线信道定向传输给接收机&同时启动中频软件无线电接收控制系统&得出相应的无线电接收结果%中频软件无线电接收控制系统的运行界面如图&所示%按照上述方式可以得出所有无线电样本的接收结果&图&!中频软件无线电接收控制系统运行界面为了测试此次设计系统在接收控制功能方面的优势&分别设置文献'$(系统和文献',(系统作为实验的对比系统&并按照上述方式得出对比控制系统下的中频软件无线电接收结果%@>A !设置系统控制功能测试指标此次系统测试实验分别通过对接收无线电质量与数量的度量&证明此次设计系统在接收精度和接收范围两个方面的控制效果%设置无线电接收质量的测试指标为无线电信噪比&其数值结果如下),6;H ?S 4I;@I4Q G!%""!!其中);H ?S 4I 和;@I 4Q G 分别表示的是接收无线电信号中的有效信号量和噪声信号量%另外设置中频软件无线电接收范围的量化测试指标为无线电信号接收量&该指标的测试结果为);H G 1G 4N G 61'>6%'>!%$"式中&'>为传输信道>接收到的无线电信号数量&'1F ?22G O 为接收区域内包含的信道数量%最终计算得出无线电信号信噪比越高&证明无线电信号的接收质量越好&间接证明对应系统在接收精度控制方面具有明显优势&而指标;H G 1G 4N G 越大&说明信号接收数量越多*接收范围越大&则说明对应系统具有良好的接收范围控制功能%@>B !系统测试结果与分析$;(;%!中频软件无线电接收精度控制功能测试结果在不同控制系统作用下&获取中频软件无线电的接收结果&通过接收无线电信号的分析&反映出系统在接收精度控制功能方面的测试结果如表%所示%将表%中的数据代入到公式!%""中&计算得出在两个对比系统控制下&接收到中频软件无线电的平均信噪比分别为%';"S P 和"#;,S P &而在此次设计系统的控制下&得到无线电信号的平均信噪比为,*;,S P %由此可知&此次设计系统的无线电接收信号信噪比较高&具有较好的无线电信号接收质量和接收精度控制%!投稿网址 V V V!0Q 01O T3\!1I M Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第&期杨!彦&等)基于-[c """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""和交换芯片的中频软件无线电接收控制系统设计#%#$!#表%!中频软件无线电接收精度控制功能测试结果无线电样本编号文献'$(系统文献',(系统此次设计系统有效无线电信号量+S P 无线电信号中的噪声量+S P 有效无线电信号量+S P 无线电信号中的噪声量+S P 有效无线电信号量+S P 无线电信号中的噪声量+SP #%*&,((*)",'&##"##"*&&,**),$%&##%,#$*&%("*)%$*&##%)#,**(,)*&,,,*)&%'#(*)#,'*)","&##"%#'*)%(#*)($&*)*%$#**&(,$*)#$'&##"##&*&#,**&(,#*))%($;(;"!中频软件无线电接收范围控制功能测试结果统计不同系统控制下&接收机收到的实际无线电信号量&通过公式!%$"的计算&得出反映系统无线电接收范围控制功能的测试结果如图)所示%图)!系统无线电接收范围控制功能测试对比结果从图)中可以看出&接收机收到的无线电信号更多&在不考虑接收机配置和发送无线电信号差异的情况下&与其他两种系统相比&此次设计系统接收到的实际无线电信号量更多%由此证明&此次设计系统能够在一定程度上扩大无线电的接收范围%A !结束语本文设计了基于-[c 和交换芯片的中频软件无线电接收控制系统&主要针对中频软件无线电的接收问题进行分析&通过-[c 和交换芯片*振荡器*滤波器*混频器等元件&设计系统硬件结构%并在系统硬件的支持下&实现系统的接收控制功能%从系统测试结果中可以看出&此次设计的控制系统能够有效提高无线电的接收质量&同时扩大接收范围&达到预期的控制效果%在今后的研究工作中&可以根据低频和高频软件无线电信号特征&对此次设计控制系统的运行系数进行调整&实现对软件无线电全频信号的接收控制%参考文献'%(庄子源&班!恬!基于软件无线电的:-[U P 信号接收机设计'+(!电讯技术&"#"%&'%!*")&$$&$&!'"(周!超&王!耀&熊仁和&等!基于无人机的无线电监测定位效率提升研究'+(!计算机仿真&"#""&$)!$")'"''!'$(孙金中&付秀兰&高艳丽!软件无线电架构的导航接收机模拟前端设计'+(!电子技术应用&"#""&,&!&")%$%%$,&%$)!',(董群锋&陈!博!基于光信号偏振复用的微波光子信道化接收机'+(!激光与光电子学进展&"#""&()!"%")%%*%"$!'((黄堂森&李小武&曹庆皎!认知网络中无线电信号智能感知方法研究'+(!应用科学学报&"#"#&$&!$"),%#,%&!''(杜太行&陈!霞&孙曙光&等!9c 周期势随机共振在无线电弱信号检测中的应用'+(!仪表技术与传感器&"#"#!*")%##%#,!'*(罗义军&覃语豪!中频宽带信号采集存储回放系统设计'+(!科学技术与工程&"#""&""!%#")$))&,##,!'&(刘金霞!基于深度学习的无线电信号分类'+(!兰州理工大学学报&"#"%&,*!,")%#'%%#!')(邱钊洋&李天昀!面向中频的短码直扩信号数字盲解扩算法'+(!系统工程与电子技术&"#"#&,"!%#")"$''"$*$!'%#(肖!玮&闫隆基&刘思蔚&等!基于相关融合的B X R <Y 雷达规则区中频信号提取法'+(!计算机应用研究&"#"#&$*