基于DSP的軟件無線電基頻發(fā)射機的設(shè)計

1、基于dsp的軟件無線電基頻發(fā)射機的設(shè)計軟件突破了傳統(tǒng)的無線電臺以功能單一、可擴展性差的硬件為核心的設(shè)計局限，強調(diào)以開放性最簡硬件為通用平臺，盡可能地用法可升級、可重配置的應(yīng)用軟件來實現(xiàn)各種無線電功能。用戶在同一硬件平臺上可以通過配置不同的應(yīng)用軟件來滿足不同時光、不同環(huán)境下的不同功能需求，具有很強的靈便性和開放性。(數(shù)字信號處理器)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現(xiàn)自適應(yīng)處理等特點，給數(shù)字信號處理帶來了巨大的進展機遇?；谏鲜鰞?yōu)點，用dsp實現(xiàn)基于軟件無線電技術(shù)的基頻放射機，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)雜運算集成到dsp中，徹低由軟件實現(xiàn)，比現(xiàn)有的單芯片放射機具有_更大的靈便性和可控性。在資源充沛條件下，可以實現(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。因為希爾伯特(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，即對信號舉行希爾伯特變換就相當(dāng)于對該信號舉行正交移相，使它成為自身的正交對。實信號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，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))來實現(xiàn)，可以用窗口法來設(shè)計fir濾波器實現(xiàn)希爾伯特變換。利用矩形窗設(shè)計的55階fir濾波器幅頻響應(yīng)1所示。但要注重的是，利用fir濾波器實現(xiàn)希爾伯特變換將會使輸出信號延遲n2(n為濾波器系數(shù)長度)，而且輸出信號的前n個數(shù)據(jù)和最后n個數(shù)據(jù)也是不對的，由于此時輸入數(shù)據(jù)已經(jīng)為0。1.2 內(nèi)插理論所謂整數(shù)i倍內(nèi)插是指在兩個原始采樣點之間插入(i-1)個零值，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)中每個原抽樣點之問插入了2個零值。內(nèi)插后的

4、信號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，必需對內(nèi)插后的信號舉行低通濾波(濾波器帶寬為i)。經(jīng)過低通濾波后的波形2(c)所示。可見，本來插入的零值點變?yōu)榈木_值，經(jīng)過內(nèi)插大大提高了時域辨別率。2 基頻放射機的系統(tǒng)設(shè)計2.1 基頻放射機的模型給定一種調(diào)制方式，就可以計算出與其相對應(yīng)的兩個正交重量。普通狀況下，基頻放射機輸出信號的采樣率要大于最高載頻的2倍以上，但基帶正交信號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倍信號帶寬的數(shù)據(jù)流就可以，否則將會對dsp處理速度提出過高的要求。但是，為了使產(chǎn)生的基帶信號與后邊的采樣速率相匹配，在舉行正交調(diào)制(與兩個正交本振混頻)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模型3所示。2.2 基頻放射機的仿真系統(tǒng)設(shè)計假設(shè)輸入信號為語音信號，基帶信號的帶寬為b=4 khz，對其舉行頻率為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)長度，減小抗混疊濾波器的實現(xiàn)難度，采納2級內(nèi)插實現(xiàn)，第1級實現(xiàn)i1=4倍內(nèi)插，第2級實現(xiàn)i2=5倍內(nèi)插。內(nèi)插抗混疊濾波器采納凱撒窗的fir濾波器實現(xiàn)，其中=p=s=0.001，分兩級實現(xiàn)后，每一

6、級1=2=30 db，這樣大大簡化了抗混疊濾波器的結(jié)構(gòu)。實現(xiàn)結(jié)構(gòu)4所示。3 仿真結(jié)果及分析基頻放射機的仿真結(jié)果5所示。基頻放射機的仿真切現(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dsp芯片，它可以在255 mhz的時鐘頻率下實現(xiàn)1 800 (百萬條命令每秒)1 350 mflops(百萬次浮點運算每秒)的定點和浮點運算，可以滿足高速數(shù)據(jù)采集和實時控制系統(tǒng)對信號處理速度的要求。為了便利驗證ccs仿真切現(xiàn)的正確性，取輸入信號為f=3 khz的單頻余弦信號，5(a)所示；經(jīng)正交變換后為同頻的正弦信號，5(b)所示；經(jīng)基頻放射機調(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，5(c)所示，其頻譜5(d)所示，可見實現(xiàn)結(jié)果正確。4 結(jié)束語本文對單信道的基頻放射機舉行了ccs仿真切現(xiàn)，證實基于軟件無線電技術(shù)和dsp實現(xiàn)基頻放射機具有更大的優(yōu)越性。但因為