基于DSP的软件无线电接收机研究和实现

本文由ailybd2008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。武汉理工大学硕士学位论文基于DSP的软件无线电接收机研究和实姓名:甘泉申请学位级别:硕士专业:通信与信息系统指导教师:陈永泰20050601武汉理工大学硕士学位论文中文摘要以现代通信理论为基础,以数字信号处理为核心,以微电子技术为支撑的软件无线电(SoftwareDefinedRadio)自从1年由提出以来,,在最近几年取得了引人注目的进展,引起了包括.9军92事通信J,eo个M人ito移la动通信,微电子以及计算机等电子领域的巨大关注和广泛兴趣.人们普遍认为软件无线电将使无线通信,甚至整个无线电领域产生重大变革,并由此推动电子信息技术的快速发展,最终在全世界范围内形成巨大的软件无线电产业市场,产生巨大的经济效益,推动社会和技术的进步.软件无线电突破了传统的无线电台以功能单一,可扩展性差的硬件为核心的设计局限性,强调以开发性的最简单硬件为通用平台,尽可能地用可升级,可重配置的应用软件来实现各种无线电功能的设计新思路.用户在同一硬件平台上可以通过配置不同的应用软件来满足不同时期,不同使用环境的不同功能需求:投资商则可以在通用的可扩展的硬件平台上,通过开发新的应用软件来满足用户或市场的新要求,适应不断发展的技术进步.软件无线电这一概念在个人移动通信上已经得到了应用.国际电信联盟(rru)所制定的IMT-2000系统标准,其主要目标是建立一个可以全球漫游,跨系统,跨网络的无缝隙的第三代移动通信标准.而软件无线电技术将传统的模拟和数字无线电平台转换成更具弹性的软件无线电平台,以支持多样化的通信标准.本论文以软件无线电的概念,去实现适用于目前移动通信标准的中频数字化硬件平台.本文结构如下:第1章为概述,介绍了软件无线电的基本概念,以及研究的动机,意义和目标:第2章为软件无线电接收机的理论基础,主要介绍软件无线电接收机所需的一些基础理论,包括信号采样定理,多速率信号处理基本理论等,其中采样理论是本设计的核心理论基础:第3章为软件无线电接收机的数学模型和信号解调模型;第4章介绍了软件无线电接收机的硬件实现,包括射频前端电路,A/D,数字下变频器以及数字信号处理器等;第5章为总结,给出了整个论文的结论.关键词:数字信号处理,接收机,软件无线电,数字下变频器武汉理工大学硕士学位论文AbstractSDR(softwareindefinedradio)hasongotquietgreatevolutionsinceJeoMitolaraiseditCOre1992,whichisbasedsignalthetheoryofmoderncommunication,withtheofdigjtalhasprocessing,andsupportedbythetechniqueofmicro—electronic.SDRinrecentmobileyears,andhascaughtthesightofmilitarybeenimprovedcommunication,personalandotherelectroniccommunication(PMC),micro—electronic,computers,thou曲ttofields.SDRisgenerallyevengreatlychangetheradiocommunication,anddevelopmentoftheSDRthewholeradiofield.AndSDRwillpromotethequickcanelectronicinformationtechnique,andfinallyitUSformagreatmarketaroundtheworld.SDRwillbringgreateconomicbenefits,andimprovethesocietyandtherelatedtechniques.SDRbroketheexpansibilityhardwareaslimiteddesignthatthetraditionalradiohassingldfunctionwithbadlyemphasisthatitregardsthesimplesttohardware,andgeneraldevelopableplatform.Itadoptsthenewthinkingwayimplementvariouscanradiofunctionsbydifferentupgradeableandre—configurablesoftware.Userfulfilltherequirementsofdifferenttimeanddifferentconditionswithdifferentappliedsoftware;butbythesamehardwareplatform.Investorscanmeetthenewdemandsofbuyersandthemarket,andsuitthedevelopingtechniques,bydesigningnewappliedsoftware.TheconceptofSDRhasbeensystemdrawnupbyITUisappliedintoPMC,ThemainobjectoftheIMT-2000a.4establishseamlessthirdgenerationmobilecommunicationstandardwiththefunctionofglobalroamingacrossanysystemsandanynetworks.Softwaredefinedradiotechniquemigratesthetraditionalanaloganddigitalradioplatformstoflexiblesoftwareradioplatformsthatacansupportmultiplecommunicationstandards.Inthisthesis,ldesignreceiverthatonhardwareplatformwithIFdigitalsuitedfoTthestandardofcurrentcommunicationsystem,whichbasedtheconceptofsoftwaredefinedradio.II武汉理工大学硕士学位论文neframeofthethesisis:1isChaptersummarization.ItintroducesthebasicconceptofSDRandthemotivation,significance,andtargetoftheresearch.Chapter2isthebasictheoryofSDRreceiver.ItpresentstherelatedfundamentalthesignalsamplingtheoryoftheSDRreceiver,includingwithmultiplespeed,etc,AndtheChapter3introducestheSDRreceiver.thefrontChapter4introducesthehardwareimplementoftheSDRreceiver,includingtheorem,signalprocessingsignalsamplingtheoryisthebasictheoryforSDR-mathematicmodelandthesignaldemodulationmodelofcircuit,A/D,digitaldownconverter,andthedigitalsignalprocessor,etc·Chapter5presentstheconclusionofthethesis.Keywords:Digitalsignalprocessing,Receiver,SoftwaredefinedradioDigitaldownconverter111武汉理工大学硕士学位论文第1章绪论1.1研究动机Ⅲ～嘲'叭…九63由于全球电信自由化,使得无线通信产业蓬勃发展,各大通信设备及相关零组件厂商也大力拓展市场.无线通信市场的需求更是惊人,根据国际电信联盟(rru)的预估,以后全球无线通信的用户将过10亿.普及率更胜现今有线电话的密度.这是因为无线通信产品的可移动性可以让人随时随地的使用,增加了相当的便利性.以现代通信理论为基础,以数字信号处理为核心,以微电子技术为支撑的软件无线电(SoftwareDefinedRadio)自从1992年由JeoMitola提出以来,在最近几年取得了引入注目的进展,引起了包括军事通信,个人移动通信,微电子以及计算机等电子领域的巨大关注和广泛兴趣.人们普遍认为软件无线电将使无线通信,甚至整个无线电领域产生重大变革,并由此推动电子信息技术的快速发展,最终在全世界范围内形成巨大的软件无线电产业市场,产生巨大的经济效益,推动社会和技术的进步.软件无线电突破了传统的无线通信平台以功能单一,可扩展性差的硬件为核心的设计局限性,强调以开发性的最简单硬件为通用平台,尽可能地用可升级,可重配置的应用软件来实现各种无线电功能的设计新思路.用户在同一硬件平台上可以通过配置不同的应用软件来满足不同时期,不同使用环境的不同功能需求;投资商则可以在通用的可扩展的硬件平台上,通过开发新的应用软件来满足用户或市场的新要求,适应不断发展的技术进步.作为无线通信中最重要的组成部分,个人移动通信,存在系统标准及通信协议的差异,如何整合现有移动通信标准就成为重要课题.国际电信联盟(rrU)所制定的第三代移动通信系统IMT2000,其主要目标是期望建立一个可供全球漫游,跨系统,跨网络无缝隙的通信标准,并提供与现有第二二代(2G)移动通信系统相容的需求,因此第三点(3G)移动通信系统的设备需具有相容性(Compatibility),使用弹性(FIexibility),可重构性(Reconfigurability)和可升级性(Upgradability)的多功能需求.而发展软件无线电系统就是解决方法之一,此系统具有整合多模式,多频段通信标准的能力.软件无线电目的已经是业界武汉理工大学硕士学位论文研究发展的重点,也是我国电信研究重点之一.世界大厂,如Ericssion,Nokia,Lucent,Motorola,Harris,AnalogDevice等均已表示积极从事软件无线电相关系统及关键器件的研究.1996年10月,软件无线电技术被正式列入国家863高技术计划通信主题的研究项目.目前软件无线电在我国取得了长足的进展,我国的TD-SCDMA技术上也大量采用了软件无线电技术,哈尔滨工业大学等院校和科研机构也在积极的从事软件无线电研究.此外欧,美,日先进国家也举办过专门的软件无线电会议,如欧洲的SoftwareRadioworkshop和日本的SoftwareRadioandMMITsForum,IEEE也有许多专刊论文,如IEEEPersonalCommunication,IEEEJournalonSelectedAreasinCommunication,IEEEcommunication.由此可见软件无线技术已经在业界受到相当的重视.1.2研究软件无线电技术的目的和意义以目前嵌入式计算能力的水平来说,用软件定义性能,基于数字信号处理器的调制解调器的想法己经成为现实,软件无线电(sDRl通过运行在通用硬件上的软件来定义大量的功能,不用修改硬件就可以增强系统功能,与个人微机一样,SDR可使用户在通用硬件平台之上,以适合具体应用的软件来满足通信需求.理想的软件无线电是一种以软件的形式定义各层协议f包括物理层),具有动态容量的多频段多功能电台.能够兼容现在甚至将来的不同通信标准,不仅可以实现区域和全球漫游,而且大大降低新系统的开发时