庞宇[1]2003年在《短波单边带软件无线电DSP模块的研制》文中研究指明短波通信是中远距离无线通信的一个重要方式，由于通信距离远、抗打击能力强、设备简单等优点在近年来重新受到重视。然而现在对通信机提出了更高的要求，要求实现多模式多波段的通信，传统的接收机结构由于在功耗、体积、可靠性等方面的原因，越来越不适应这个要求，因此必须对通信机的结构做重大改进，这就需要实现通信机的智能化、数字化、软件化。数字信号处理理论特别是多速率信号处理理论的完善，数字信号处理芯片、A/D变换器的性能的提升和价格的相对下降使得软件化、数字化的通信机的实现成为了可能，并且产生了软件无线电的思想。本文即是依照软件无线电的思想，对短波接收机中频以后实现数字化改造，在统一的数字信号处理硬件平台上，利用通用的DSP器件采用不同的软件算法来实现LSB、USB、AM等信号的解调。这样能够在很大程度上使解调模块体积缩小、功耗降低，而且便于扩展解调其它类型的信号，例如窄带调频、短波段数据传输等。而在传统接收机中这部分是用模拟硬件实现的，对每一种信号的解调都需要单独的硬件来完成，硬件复杂度过高。本文阐述了一种软件无线电短波接收机的实现方案，它的模拟域到数字域的转换是采用欠采样技术和中频数字化实现的。在中频数字化以后使用TI的TMS320C54系列DSP芯片等组成硬件平台，在这个统一的硬件平台上实现对不同类型调制信号的纯软件解调。文中对软件解调算法做了详细的公式推导，并且进行了理论仿真及定点算法仿真，讨论了采样模式、算法实现、硬件选型等需要解决的重要问题，提出了一种可行的软硬件实现结构，在最后给出了测试结果，验证了该结构的可行性。
陈林[2]2000年在《软件无线电技术在短波单边带接收机中的应用》文中指出本文较为详细地介绍了软件无线电技术的产生背景、基本原理和关键技术，给出了评估软件无线电台灵活性的方法，指出了技术演进的途径，并介绍了世界范围内的研究情况，对软件无线电技术的市场前景作了预测。针对目前单边带接收机存在的问题，给出了将软件无线电技术应用于单边带接收机的整体方案，详细地阐述了关键的技术问题，包括带通抽样、直接数字频率合成、数字信号的正交处理、数字下变频以及主要模拟调制方式的解调方法，分析了关键器件的性能参数，给出了增益分配的原则和计算输出信噪比的方法。本文对于软件无线电技术的具体应用问题具有较强的指导意义。
段明远[3]2014年在《某型HF通信设备SDR技术应用研究与实现》文中进行了进一步梳理随着软件无线电技术的兴起和数字信号处理芯片的飞速发展,发展我军的射频数字化设备已成为必然。短波数字化接收/激励器的概念是设备的数字化部分由中频部分延伸至射频部分。短波数字化接收激励器的工作原理分为接收和激励两个方面。接收方面:采用一个高中频的接收方案,将接收的2~30MHz的射频信号变换成中频信号;采用中频数字化处理技术将中频调制、组帧、传输、解帧、解调成音频信号。激励方面:采用零中频的方案,采样3KHz内的音频信号,经过采样、调制、组帧、传输、解帧、解调、调制成2~30MHz射频信号。本文首先简要介绍了论文的选题背景,然后着重讨论了研究数字化接收/激励器的必要性、目的和意义。其次,给出短波接收/激励器的总体设计思想,然后根据数字式接收/激励器设计的基本理论,构建了硬件平台,给出了软件设计思想,阐述了关键器件;研究了零中频技术的设计方法和技术难点,给出了实施的效果;介绍了平台的SSB、AM、CW、信号电平估计、AGC控制、判决反馈均衡器的设计方法及接收激励器的控制台。最后,通过对HF收发信机的研究,提高了短波接收/激励器的数字化程度,改变了过去数字化设备必须经过中频然后模拟搬移到射频的传统模式,实现了直接从基带信号经数字化处理到射频。研制的数字化接收激励器,功能完备;性能指标符合技术规格书要求。本设计的优点主要有:整个设备采用了一个高中频接收和发零中频的方案,简化了电路,减少组合频率,提高了指标;数字中LVDS总线传输技术的运用提高了数字化程度;数字中频的正交调制、解调技术,提高了抗干扰能力;通过差分总线对本接收/激励器进行控制,改变了传统的离散线控制的方式,提高了抗干扰性能;整个设备的功能完全由软件控制,调试简便,不仅增强了设备的灵活性,而且缩短了升级周期,降低了升级成本。本文所研制的短波数字化接收/激励器性能较优,并且已经应用于实践。
何洪路[4]2007年在《基于DSP的单边带数字短波接收机基带系统设计与实现》文中研究表明短波通信一直以来被广泛地用于政府、军事、外交、气象等部门，尤其在军事领域，短波通信一直是不可替代的重要指挥手段。随着数字信号处理技术、自适应技术、芯片制造技术等新技术的飞速发展，短波通信已经进入全新的数字短波时代，各领域都体现出对数字短波通信系统的巨大需求。如何在多变的短波信道上建立更加稳定可靠的通信链路，如何对抗衰落和干扰，成为当前短波通信研究的热点。论文以项目为依托，运用软件无线电技术，研制基于嵌入式DSP平台的可靠、稳定的突发式单边带数字短波通信系统基带部分，这是一种可自适应选频、自适应选取调制方式、盲发盲收的突发式单向短波通信系统，论文针对这一系统作了研究并提出了基带系统解决方案：为了捕获发射机的发射频点和采用的调制方式，提出了一种新的基于FTSK扩频的自适应扫频方式ADSS-FTSK，相比于PSK扩频方式，该方式具有更好的抗衰落和抗频偏特性；为了在信道条件恶劣时保持系统可通性，采用了FTSK调制方式，并提出一种采用巴克码辅助捕获FTSK调制矩阵同步的联合解调算法USCD，相对于普通解调算法，该算法的误码率可降低一半；为了在信道条件良好时快速传输数据，采用了PSK调制方式，设计了相应的高性能数字载波跟踪环，提出了一种基于统计和智能判决的码元恢复技术，并采用了基于Kalman-RLS的自适应均衡器消除信道时域扩展引起的码间串扰。在对系统方案进行仿真验证的基础上，基于嵌入式DSP平台将整个系统进行了工程化实现。测试表明，该系统性能良好，稳定可靠，所有指标都达到或超过了项目设计要求。
王刚[5]2002年在《短波单边带软件无线电DSP模块的研制》文中研究说明短波通信是中远距离无线通信的一个重要方式，由于通信距离远、抗打击能力强、设备简单等优点在近年来重新受到重视。然而现在对通信机提出了更高的要求，要求实现多模式多波段的通信，传统的接收机结构由于在功耗、体积、可靠性等方面的原因，越来越不适应这个要求，因此必须对通信机的结构做重大改进，这就需要实现通信机的智能化、数字化、软件化。数字信号处理理论特别是多速率信号处理理论的完善，数字信号处理芯片、A╱D变换器的性能的提升和价格的相对下降使得软件化、数字化的通信机的实现成为了可能，并且产生了软件无线电的思想。 本文即是依照软件无线电的思想，对短波接收机中频以后实现数字化改造，在统一的数字信号处理硬件平台上，利用通用的DSP器件采用不同的软件算法来实现LSB、USB、AM、CW等信号的解调。这样能够在很大程度上使解调模块体积缩小、功耗降低，而且便于扩展解调其它类型的信号，例如窄带调频、短波段数据传输等。而在传统接收机中这部分是用模拟硬件实现的，对每一种信号的解调都需要单独的硬件来完成，硬件复杂度过高。 本文阐述了一种软件无线电短波接收机的实现方案，它的模拟域到数字域的转换是采用欠采样技术和中频数字化实现的。在中频数字化以后使用TI的TMS320C54系列DSP芯片等组成硬件平台，在这个统一的硬件平台上实现对不同类型调制信号的纯软件解调。文中讨论了采样模式、算法实现、硬件选型等需要解决的重要问题，对软件解调算法做了详细的理论分析，比较了软件无线电接收机与传统接收机的异同，提出了一种可行的软硬件实现结构，并在最后给出了测试结果，从而验证了该结构。
童琦[6]2007年在《全数字短波接收机数字模块设计与实现》文中研究说明随着通信技术的飞速发展，无线通信正向着综合化、高速化和个人化的方向发展。但是，目前通信网中，存在多种通信标准，这就对通信设备的兼容性提出了越来越高的要求。软件无线电(Software Radio，SR)的提出，为解决这一问题提供了一种新的解决思路，全数字接收机也因此成为通信领域研究的焦点。软件无线电技术使通信系统摆脱了面向应用的设计思想，被认为是无线通信从模拟到数字，从固定到移动之后的又一次突破。全数字接收机是一种无线通信新的体系结构，其中数字信号处理部分尽量靠近射频前端，从天线接收到的模拟信号直接进行A／D采样，变为数字信号进行处理。全数字接收机省去了传统接收机中的大量模拟器件，具有性能高、体积小、成本低、方便灵活等优点，已成为现代通信技术的一个重要发展方向。全数字接收机的数字信号处理可以采用数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)或FPGA／CPLD来实现。由于可编程器件的实时处理能力较强，使得系统的设计更加灵活，因而在数字接收机中得到了广泛的应用。本文针对现代短波模拟接收机中的性能差、兼容能力不强等缺点，进行全数字短波接收机的数字模块设计，并采用FPGA完成硬件实现。主要研究的内容包括：1．全数字短波接收机方案的研究。比较了各种接收方案，分析了它们的优势和劣势，给出了本文采用接收机方案；2．重点研究了全数字短波接收机中的调制解调、数字下变频、多抽样率以及信道编解码等关键模块，并结合FPGA的硬件结构，设计了流水线作业的下变频器、多级CIC滤波器、4FTSK解调器和大约束度的Viterbi译码器；3．借鉴DSP中常用的算法，并结合FPGA的特点，运用先进的仿真工具matlab、Modelsim等对数字部分电路设计进行仿真验证分析，以较小硬件规模，较快速度来实现系统。
刘孟雅[7]2012年在《全数控短波接收机前端电路的设计与实现》文中研究说明短波通信是指通过电离层的反射或折射后返回地面的电波传输的一种通信方式,被广泛应用于广播、导航和军事等领域。因为其具有抗摧毁能力强、设备简单、临时组网方便等特点,短波通信成为军事指挥作战的重要通信方式。然而,现代无线电通信的电磁环境越来越复杂,短波无线电通信设备大量增加,信号越来越拥挤,导致电台相互之间产生干扰,甚至产生阻塞而无法使用。因此,设计具有抗噪声、抗干扰、抗衰落、抗多径能力强且可以智能控制的短波接收机高中频前端电路,就显得特别急切。本文首先通过分析几种常见接收机的结构、性能和优缺点,并结合课题所要求的频率分辨率、基准灵敏度、中频选择性、中频抑制比、镜频抑制比、阻塞、倒易混频和频率稳定度等主要技术指标确定了采用基于软件无线电的数字IF接收机结构。而本文的重点在于数字IF接收机的高中频前端电路部分。为了有效地提高镜频抑制比,混频电路的输出选择41.4MHz高中频；为了提高抗邻道干扰和阻塞干扰的能力,短波接收机前端电路中采用8组数控电调谐预选滤波器；为了有效提高中频抑制比,在混频之前,采用具有中频陷波点低通滤波器；为了提高系统的灵敏度,采用噪声系数很小的双栅场效应管3SK223设计低噪声放大器;为了减小组合频率的干扰,选择双平衡混频器ADE-1实现接收机前端的混频功能；为了增大增益受控动态范围,采用多级自动增益控制电路；为了实现高精度高稳定度的本振源及所要求的频率分辨率,采用单片机控制DDS芯片AD9953的方法设计本振,并采用高精度锁相倍频电路把高精度恒温晶振18.432MHz外部20倍频至368.64MHz作为AD9953的参考时钟源以减小相位噪声,采用跟踪滤波电路减小DDS固有的杂散信号,采用幅频均衡电路实现DDS输出信号的幅度平坦。完成各个模块电路的设计、安装和调试,再按照给出的各项指标的测试方法测试模块电路的指标后,再对整个系统的各项指标进行测试,测试出的所有指标均达到课题要求。
陈晓毅[8]2005年在《数字广播接收机的软件无线电研究》文中提出软件无线电是1992年美国首次提出的一种实现无线通信的新的体系结构。它是一种用软件来实现物理层连接的无线通信设计,其基本概念是把硬件作为无线通信的基本平台,把尽可能多的无线通信及个人通信功能用软件实现。这样,无线通信新系统、新产品的开发将逐步转到软件的开发上来,而无线通信产品的价值也将越来越多地体现在软件上,这是无线通信领域继固定到移动、模拟到数字之后的第三次革命。软件无线电的理想是把天线上的信号或中频信号直接由高性能模数转换器数字化,再传送给终端,这样软件无线电电台就可在同一平台上,安装不同的软件来实现灵活的通信功能。但对于大多数民用系统来说,按目前的芯片技术,这还只是一个遥远的梦想。因此,如何的进行软件无线电系统的设计,软硬件的划分,数字处理器的设计成了软件无线电中关键的技术。根据软件无线电的应用环境及目前硬件水平,本文研究了数字调幅广播技术,它是为了解决模拟调幅广播中频谱利用率低、信号接收质量差等问题提出的,全球统一的技术标准采用了OFDM并行传输体制。本文在参加了浙江大学信息与电子工程学系SOC研究小组承担的国家863超大规模集成电路设计重大专项项目,参与开发了具有自主知识产权的DSP处理器-MD32。在此基础上研究了基于数字广播接收机的软件化设计。本文主要研究数字广播数据传播技术,比较了现行数字广播各种方案。整合各种现有OFDM同步技术,根据数字广播的特殊帧、导频结构作了相应改进,提出了频率、符号的粗、细、跟踪三步骤一种完整数字广播基带接收方案。 对数字广播系统接收机进行了软件化研究,提出了一种多模式,多频段数字广播的软件化接收机结构,并分析了算法特点和复杂度,根据算法/结构协同设计的方法提出了应用于无线接收处理的坐标转换、加法比较选择等专用指令用来提高处理器的性能。 研究了应用于软件无线电技术的数字信号处理器中三个关键部件的优化。通过逻辑和电路上的并行执行思想对译码级数据旁路进行电路优化。利用分散集中控制,减少驱动器件的方法对原来的中央控制器进行了优化。在算法上采用冗余二进制并行加法算法对四级流水的乘累加(MAC)进行了电路上的优化,使得在满足设计要求的前提下减少为三级流水。
石书祝[9]2009年在《电离层斜向和斜向返回探测系统关键技术研究》文中认为随着电子技术、数字信号处理技术、雷达技术和现代网络通信技术的迅猛发展,电离层探测已从早期的模拟化探测设备转变到数字化探测设备,从单台单点探测走向多台组网大范围探测,且探测的自动化程度大幅度提高,所获取的电离层特性参数也更加丰富、准确。网络通信技术的应用,又实现了电离层探测数据远距离的传输与共享。小型化、数字化、自动化和网络化已成为电离层探测技术发展的必然趋势。武汉大学自行研制的电离层斜向返回探测系统(Wuhan Ionospheric Oblique Backscattering Sounding System, WIOBSS),采用伪随机编码、脉冲压缩和相干频谱积累等技术,能以200～500W的发射功率实现半径1200km范围内的电离层斜向返回探测,也可用几十瓦的功率实现电离层垂直探测。更为重要的是,WIOBSS在获取频率-群时延距离-回波幅度电离图的同时,还可实时获取多普勒信息,且分辨率较高。在整体结构设计上,WIOBSS依据软件化雷达设计思想,采用高性能的数字信号处理器,现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)等器件,保证了系统的开放性、通用性和功能可扩展性,提高了系统工作的可靠性,并最终设计成为体积小、重量轻、发射功率小、探测功能多、适合于车载移动使用的电离层探测系统。本文针对第一代和第二代WIOBSS的不足,将软件无线电技术、面向仪器系统的外围部件互联总线的扩展(Peripheral component interconnect eXtensions for Instruments, PXI)总线技术、ADS (Advanced Design System)建模仿真技术应用于新一代的WIOBSS中,从而将WIOBSS设计成为高度灵活性、开放性和易升级性的车载式电离层斜向返回探测系统。同时,利用基于全球定位系统(Global Positioning System, GPS)的时间频率同步等手段,在WIOBSS基础之上设计并开发了一套电离层斜向探测系统,从而丰富了WIOBSS的探测功能。本论文研究工作的主要贡献体现在以下几个方面：1.为新一代WIOBSS设计并开发了一套基于软件无线电技术的数字化发射通道。该发射通道采用高性能的FPGA和数字上变频器搭建一个通用的硬件平台。在该平台上,尽量减少模拟器件部分,并通过可编程软件来实现大部分的功能。实际探测中,采用该发射通道的WIOBSS只需加载不同的软件就可以灵活地改变雷达的编码调制方式和探测体制,从而实现多种电离层探测模式。2.设计并开发了一套新型电离层斜向探测系统—武汉电离层斜向探测系统(Wuhan Radio Ionospheric Oblique Sounding System, WRIOSS)。该系统在继承WIOBSS的探测体制基础之上,通过加入基于GPS的时间频率同步等技术来实现电离层斜向探测。相对于传统的电离层斜向探测系统,WRIOSS在进行斜向探测的同时还能进行斜向返回探测,从而使系统具备一机多能的特点。而且WRIOSS可以实时获得具有较高分辨率的斜向探测多普勒信息,从而为利用多普勒来研究沿探测路径电离层随时间的变化提供了条件。另外,WRIOSS还可实现两站之间的互发互收,从而为高频信道特性的研究开拓了新的手段。3.提出并实现了一种新型的基于GPS的时间频率同步方法,以满足WRIOSS对时间频率同步的需求。该同步方法利用GPS接收机输出的秒脉冲信号校正高性能恒温晶振输出的时间和频率参考信号,以获得高稳定度和高准确度的1 0MHz频率信号作为WRIOSS发射端和接收端的参考频率,从而实现WRIOSS的频率同步。同时还将所获得的高精度秒脉冲信号用作WRIOSS的时间同步信号。在预定的探测时刻,单片机同步板卡利用该信号控制电离层斜向探测系统的发射端和接收端同时开始工作,从而实现WRIOSS的时间同步。与传统的时间频率同步方法相比,这种方法不但能够获得ns量级的时间同步精度和1E-12量级的频率同步精度,而且不管GPS是否处于锁定的状态,都能够为WRIOSS提供稳定可靠的时间频率同步信号,从而保证了WRIOSS的全天候探测性能。4.为新一代WIOBSS设计并开发了一套PXI总线接口模块。该模块利用FPGA和专用接口芯片PCI9054搭建硬件平台,并实现了外围部件互联从模式和直接存储器访问块模式两种数据传输方式以满足WIOBSS中不同模块与主机通信的需求。另外,该模块利用DriverStudio开发接口驱动程序以实现WIOBSS中各模块的即插即用性能。实验结果表明,在不包括天线和功率放大器的情况下,采用该PXI总线接口模块的WIOBSS的尺寸约为177.8x431.8×457.2mm,适合于车载。另外,从实际探测结果中可以看出,采用PXI总线接口模块的WIOBSS清晰地获得了2200km范围内包含有电离层斜向返回探测信息和电离层垂直探测信息的扫频电离图和多普勒电离图。5.提出了一种新颖的基于ADS的WIOBSS硬件平台建模仿真方法,并将其应用于WIOBSS发射通道的建模仿真当中。与其它仿真方法相比,这种仿真方法所得到的仿真结果更加贴近实际测试结果,因此可用于指导实际的WIOBSS硬件结构设计。
蔡金平[10]2014年在《多模短波软件无线电收发信机的研究与实现》文中提出短波无线技术的发展,对于接收模式和结构提出了更高的要求,软件无线电系统以其灵活、可配置等优点在近年来受到越来越多的关注。本文针对短波通信系统,研究并实现多模式短波软件无线电收发信机。通过对窄带多模处理器、宽带信道处理器、应用控制处理器三个结构化处理器的设计,提出了基本的平台框架。本文具体给出了各个处理器的详细设计并给出了FPGA设计的性能与资源消耗。关于窄带多模处理器,本文采用单边带、FM/FSK实现平台的多模特性,并且给出了软件可配置化接口。对于窄带解调部分,通过理论推导和仿真,最终用FPGA给出具体实现；对于信道频谱分析部分,用于监控整个宽带信道内的各路子信道,实现智能感知的一部分。关于宽带信道处理器,本文阐述了FPGA设计的实现方法。采用了多相网络与FFT相结合的方案实现信道化处理并尽可能发挥FPGA的并行优势。通过对比分析滤波器组法和FFT法两种方案的性能以及资源消耗,给出最终系统选择方案。通过对信道化器的Matlab仿真,给出多相处理的结构。关于应用控制处理器,本文给出了PCI-E设备驱动以及DSP与FPGA之间的SPI接口的设计方案。最后,针对软件层的设计,给出了可选的一些方案以及今后的规划。
参考文献：
[1]. 短波单边带软件无线电DSP模块的研制[D]. 庞宇. 电子科技大学. 2003
[2]. 软件无线电技术在短波单边带接收机中的应用[D]. 陈林. 大连海事大学. 2000
[3]. 某型HF通信设备SDR技术应用研究与实现[D]. 段明远. 电子科技大学. 2014
[4]. 基于DSP的单边带数字短波接收机基带系统设计与实现[D]. 何洪路. 中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）. 2007
[5]. 短波单边带软件无线电DSP模块的研制[D]. 王刚. 电子科技大学. 2002
[6]. 全数字短波接收机数字模块设计与实现[D]. 童琦. 中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）. 2007
[7]. 全数控短波接收机前端电路的设计与实现[D]. 刘孟雅. 武汉理工大学. 2012
[8]. 数字广播接收机的软件无线电研究[D]. 陈晓毅. 浙江大学. 2005
[9]. 电离层斜向和斜向返回探测系统关键技术研究[D]. 石书祝. 武汉大学. 2009
[10]. 多模短波软件无线电收发信机的研究与实现[D]. 蔡金平. 北京邮电大学. 2014
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