基于DSP的軟件無線電基頻發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)

1、基于dsp的軟件無線電基頻發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)軟件突破了傳統(tǒng)的無線電臺(tái)以功能單一、可擴(kuò)展性差的硬件為核心的設(shè)計(jì)局限，強(qiáng)調(diào)以開放性最簡(jiǎn)硬件為通用平臺(tái)，盡可能地用法可升級(jí)、可重配置的應(yīng)用軟件來實(shí)現(xiàn)各種無線電功能。用戶在同一硬件平臺(tái)上可以通過配置不同的應(yīng)用軟件來滿足不同時(shí)光、不同環(huán)境下的不同功能需求，具有很強(qiáng)的靈便性和開放性。(數(shù)字信號(hào)處理器)靠著靈便性、精確性、穩(wěn)定性、可重復(fù)性、體積小、功耗小、易于大規(guī)模集成，特殊是可編程性和易于實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)處理等特點(diǎn)，給數(shù)字信號(hào)處理帶來了巨大的進(jìn)展機(jī)遇?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，用dsp實(shí)現(xiàn)基于軟件無線電技術(shù)的基頻放射機(jī)，不僅降低了產(chǎn)品的成本，減小了設(shè)備體積，滿足系統(tǒng)的需要，而且隨著

2、dsp處理速度的不斷提高，可將內(nèi)插等復(fù)雜運(yùn)算集成到dsp中，徹低由軟件實(shí)現(xiàn)，比現(xiàn)有的單芯片放射機(jī)具有_更大的靈便性和可控性。在資源充沛條件下，可以實(shí)現(xiàn)多通道信道化。1 理論基礎(chǔ)1.1 正交變換理論正交變換分解在信號(hào)處理中有著極其重要的作用，是軟件無線電的基礎(chǔ)理論之一。因?yàn)橄柌?hilbert)變換可以提供90°的相位變幻而不轉(zhuǎn)變頻譜重量的幅度，即對(duì)信號(hào)舉行希爾伯特變換就相當(dāng)于對(duì)該信號(hào)舉行正交移相，使它成為自身的正交對(duì)。實(shí)信號(hào)x(t)的希爾伯特變換定義為x(t)與h(t)=1(t)的卷積，表示為：在dsp中處理的是離散的數(shù)字信號(hào)，由此離散希爾伯特變換中的h(n)可以表示為：則離散信

3、號(hào)x(n)的離散希爾伯特變換可以表示為：由此可見，離散希爾伯特變換器可以由fir(有限沖擊響應(yīng))來實(shí)現(xiàn)，可以用窗口法來設(shè)計(jì)fir濾波器實(shí)現(xiàn)希爾伯特變換。利用矩形窗設(shè)計(jì)的55階fir濾波器幅頻響應(yīng)1所示。但要注重的是，利用fir濾波器實(shí)現(xiàn)希爾伯特變換將會(huì)使輸出信號(hào)延遲n2(n為濾波器系數(shù)長(zhǎng)度)，而且輸出信號(hào)的前n個(gè)數(shù)據(jù)和最后n個(gè)數(shù)據(jù)也是不對(duì)的，由于此時(shí)輸入數(shù)據(jù)已經(jīng)為0。1.2 內(nèi)插理論所謂整數(shù)i倍內(nèi)插是指在兩個(gè)原始采樣點(diǎn)之間插入(i-1)個(gè)零值，若設(shè)原始采樣序列為x(n)，則內(nèi)插后的序列xi(m)表示為：內(nèi)插過程2所示，其為i=3倍的內(nèi)插，可見圖2(b)中每個(gè)原抽樣點(diǎn)之問插入了2個(gè)零值。內(nèi)插后的

4、信號(hào)頻譜為原始序列譜經(jīng)i倍壓縮后得到的譜。因此，要復(fù)原原始頻譜，必需對(duì)內(nèi)插后的信號(hào)舉行低通濾波(濾波器帶寬為i)。經(jīng)過低通濾波后的波形2(c)所示?？梢?，本來插入的零值點(diǎn)變?yōu)榈木_值，經(jīng)過內(nèi)插大大提高了時(shí)域辨別率。2 基頻放射機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 基頻放射機(jī)的模型給定一種調(diào)制方式，就可以計(jì)算出與其相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)正交重量。普通狀況下，基頻放射機(jī)輸出信號(hào)的采樣率要大于最高載頻的2倍以上，但基帶正交信號(hào)的采樣率并不需要如此高速的數(shù)據(jù)流，只要輸出大于2倍信號(hào)帶寬的數(shù)據(jù)流就可以，否則將會(huì)對(duì)dsp處理速度提出過高的要求。但是，為了使產(chǎn)生的基帶信號(hào)與后邊的采樣速率相匹配，在舉行正交調(diào)制(與兩個(gè)正交本振混頻)之前

5、必需通過內(nèi)插把低數(shù)據(jù)率的基帶信號(hào)提升到終于采樣頻率上。因此，適應(yīng)于各種調(diào)制方式的基頻放射機(jī)模型3所示。2.2 基頻放射機(jī)的仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)假設(shè)輸入信號(hào)為語音信號(hào)，基帶信號(hào)的帶寬為b=4 khz，對(duì)其舉行頻率為fs1=20 khz的采樣并舉行正交化。混頻頻率fc=40 khz，對(duì)cos 2fct與sin 2fct的采樣率為fs3=400 khz，因此內(nèi)插比i=fs3fs1=20，為了削減內(nèi)插抗混疊濾波器的系數(shù)長(zhǎng)度，減小抗混疊濾波器的實(shí)現(xiàn)難度，采納2級(jí)內(nèi)插實(shí)現(xiàn)，第1級(jí)實(shí)現(xiàn)i1=4倍內(nèi)插，第2級(jí)實(shí)現(xiàn)i2=5倍內(nèi)插。內(nèi)插抗混疊濾波器采納凱撒窗的fir濾波器實(shí)現(xiàn)，其中=p=s=0.001，分兩級(jí)實(shí)現(xiàn)后，每一

6、級(jí)1=2=30 db，這樣大大簡(jiǎn)化了抗混疊濾波器的結(jié)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)4所示。3 仿真結(jié)果及分析基頻放射機(jī)的仿真結(jié)果5所示?；l放射機(jī)的仿真切現(xiàn)是利用ti公司推出的dsp集成軟件開發(fā)環(huán)境ccs(code composer studiov3.0)舉行的，在ccs中配置為tms320c6713。tms320c6713是ti公司在tms320c6711基礎(chǔ)上新近推出的c6000系列新一代浮點(diǎn)dsp芯片，它可以在255 mhz的時(shí)鐘頻率下實(shí)現(xiàn)1 800 (百萬條命令每秒)1 350 mflops(百萬次浮點(diǎn)運(yùn)算每秒)的定點(diǎn)和浮點(diǎn)運(yùn)算，可以滿足高速數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)對(duì)信號(hào)處理速度的要求。為了便利驗(yàn)證ccs仿真切現(xiàn)的正確性，取輸入信號(hào)為f=3 khz的單頻余弦信號(hào)，5(a)所示；經(jīng)正交變換后為同頻的正弦信號(hào)，5(b)所示；經(jīng)基頻放射機(jī)調(diào)制后，輸出結(jié)果相當(dāng)于單邊帶調(diào)制，為單頻f=37khz的余弦信號(hào)，5(c)所示，其頻譜5(d)所示，可見實(shí)現(xiàn)結(jié)果正確。4 結(jié)束語本文對(duì)單信道的基頻放射機(jī)舉行了ccs仿真切現(xiàn)，證實(shí)基于軟件無線電技術(shù)和dsp實(shí)現(xiàn)基頻放射機(jī)具有更大的優(yōu)越性。但因?yàn)?/p>