软件无线电中几项DSP实现技术的研究Word格式.doc
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导师:
李晓峰教授
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关信厂商的通重视.它使得通信体制具有很好的通用性,灵活性和可配置性,并使系统
互联和升级变得容易.虽然,真正意义上应用软件无线电技术的"
全球统一"
终端的出现还会有一段时日,但软件无线电思想对传统通信体制和结构的影响却是不言而喻的劣,.本文首先论述了软件无线电的概念和关键技术:
然后,针对它在第三代移动通信WCMDA系统中基带信号处理部分的应用,文章讨论了相关的调制解调,信道编码,滤波器设计和语音编码等技术,强调了软件无线电思想在这些技术中与DPS编程的结合运用;
最后,论文以一个电力载波专用Mdm的软件实现为例,说明了oe软件无线电的通用和灵活配置性在有线通信领域中的应用
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接近Sao性能限的信道编码;
hnnn考虑到成形滤波器在无码间干扰数据通信中的重要作用,我们在第四章里详细论述了根升余弦FR滤波器的设计,并给出了满足3P要求IGP的实验结果:
第五章则集中介绍了AMR声码器中VD（A语音激活检测）算法的原理与实现;
第六章里我们谈了一个电力载波专Md软件实现的用oem例子,借以表明在有线通信领域,软件无线电的思想也有其应用的场所.在附录中,我们列举了一些相关的实
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目录
ABSTRACT
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ioccinteenrsnptiooosrahldeusibiaiemnbldr.tdctgnri,ildnitcecmogasnasIiruseatfxiaalovoythltdtoehellbinoaneyetyrofubtoricmuitntsawlmktiepaoengriitaomnaose,iaenretncia6nhdoyteciymnlhtorisdeaogenssmbtrhltesyressmAtuhavnomndrteseadoiugdtye.ogtdetieytenefpalpahtelhheftteta-cngrl"
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KyrseWod:
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第一章
绪论
1软件无线电技术
软件无线电strao（fariowe）是最近几年来提出d的一种实现无线通信新的体系结构.它的提出是针对现在无线通信领域存在的一些问题,如:
多种通信体系并存,各种标准竞争激烈,频率资源紧张等等.特别是无线个人通信系统（G的发展使得新的系统如3）层出不穷,产品周期越来越短,原有的以硬件为主的无线通信体制难以适应这种局面,
软件无线电的概念便应运而生.
软件无线电的概念是把硬件作为无线通信的基本平台,而把尽可能多的无线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移到软件上来,而无线通信产业的产值将越来越多地体现在软件上.这是继模拟到数字,固定到移动之后,无线通信领域的又一次重大突破.虽然从软件无线电的技术实现来看,其决定性的步骤在于将AD和DA变换器尽量//向射频端靠拢,但真正关键的步骤是之后的整个处理都采用通用的可编程能力强的器件（DPCU等）如S,P代替专用的数字电路.由此而带来的一系列好处才是软件无线电的真正目所在.的就目前的应用来看,软件无线电的概念主要体现于基带数字信号处理上面.本文首先以WCMDA系统的应用为例,就其调制,信源信道编码等基带数字信号处理的DPS软件实现作一说明,借以表现当前阶段软件无线电技术在新的一代移动通信系统（G中的应用:
3）然后,以一个软件实现的专用Mdm为例,oe表明软件无线电这种在通用硬件平台上尽可能多的用软件实现通信功能的思想在传统有线通信领域中也有广阔
的应用天地.
zCM移动通信系统WDA
WCMDA移动通信系统是以欧洲移动通信厂商为代表提出的第三代移动通信技术,其无输技术（'
被191月际电线传RM）9年1的国联赫尔辛9基会议以家族（ai）Fml的概y念确定为推荐的三个标准之一.相对于第二代移动通信系统来说,它的先进特性可以描
述为
....
多速率业务;
分组数据业务;
复杂的扩展:
一致上行链路使用用户专用导频;
电子科技大学硕十论守
第一绪论章
.在下行信道附加导道频信.无缝内部频率切换;
.下行信道快速功率控制;
.可选的多用户判别.为这些先进特性的实现,我们不但需要采用新的技术,更需要纳入新的思想,软件无线电思想的应用即是其中一个很好的例子.事实上,现在无线通信系统正从2G向30过渡,移动通信具有多模式,多频段和多用户的特点,面对多种移动通信标准,为实现全球移动通信无缝连接,对用户通话时提供不间断业务,在新的系统中应用软件无线电也是必须的;
而且技术革新灵活,造价较低,产品化较快.遵照3PS6T2和2系列的建议,DA移动系统的GP5WCM调制技术为QS与其PK（相对应的2G系统GM的调制技术为GS）信道编码技术除传统的卷积码外,SMK,还有新的Tr编码,uob信源编码根据新的多速率业务要求采用了具有自适应码率的AR语音M编码技术.考虑论文背景的项目因素,本文将就QS（PK重点在其中的成形滤波器设计上）和GSMK技术,uoTr编码的母交织器设计b和AR语音编码的话音激活检测算法（A）MVD作为主要研究内容,这些内容都属于基带数字信号处理范畴,可以考虑用专门的DPS器
件编程实现.
3电力载波专用Mdmoe
此Mdm用于电力载波的oe数据传送,实现了两路数传并具有热备份切换功能.本文
将绍的位制实理.编传上此分通模或字电介其中相调解调现原和S程,统部是过拟数路P
来实现的;
这实际上也是对上面软件无线电技术中调制算法软件实现的一种补充说明.此外,本文还就此Md提出和实现了一种简单有效的码元同步算法.o,
4本文研究内容及全文章节安排
综上所述,本文围绕软件无线电的思想,以第三代移动通信系统中的基带数字信号处理应用为主,旁及有线通信中的相位调制解调技术,研究内容涉及了调制解调,信道编码,滤波器设计和语音编码等多项技术领域.其章节安排如下:
第二章软件无线电综述;
第三章调制与信道编码技术的软件实现;
第四章WCMDA中基带成形滤波器的设计;
第五章AMR声码器中的VD算法实现A
第六章软件化的Moedm实现.
'
……口……
第二章软件无线电综述
第二章
软件无线电综迷
1弓言!
软件无线电最初是在军事通信中提出来的.未来高技术战争的指挥自动化系统要求通信保障具各协同,机动,保密,抗干扰和抗毁五种能力,而现有的无线电台都是根据特定用途进行设计的,存在着工作频段,调制方式的差异,导致不同部队以及同一部队内部不同军事目的的电台无法实现互通,形成了军事装备品种杂,系列多,互通差,协同难的局面,很难适应未来海,陆,空三军一体化立体作战的需要.美国在119年海湾9战争中也遇到同样的问于是在战后美国军方题,和民通信科技人员开始研究解决办法.间12月,oil9年5JMta在美国国家建远程通信系统会议上首次提出了,owrRd"
9eo"
faaoStei的概念.希望用这种新技术来解决三军无线电台多频段,多工作方式的互通问题,并得到美国军方的一致认可.在民用方面,随着通信技术的迅猛发展,新的通信体制与标准不断推出,通信产品的生存周期减小,开发费用上升,导致以硬件为基础的传统通信体制无法适应这种新局面.同时,不同体制间互通要求日趋强烈,并且随着通信业务的不断增长,无线频谱变得越来越挤,对现有通信系统的频带利用率及抗干扰能力提出了更高的要求.但是沿着现有通信体制的发展方向,很难对频带重新规划.同时,若采用新的抗干扰方法,也要求对现有通信系统的结构作出很大调整,代价很大.而软件无线电则提供了一种很好的折中解决方案.软件无线电的基本思想是以硬件作为其通用的基本平台,把尽可能多的无线及个人通信的功能用软件来实现,从而将无线通信新系统,新产品的开发逐步转移到软件上来,其产值也在软件上体现出来.软件无线电技术最终目的是使通信系统摆脱硬件布线结构的束缚,在系统结构相对稳定的情况下,通过软件来实现各种功能,使得系统的改进和升级都非常方便,代价小,同时不同系统间很容易互连与兼容.当前,对软件无线电的研究在国际范围内迅速展开.98月,1年4第一届亚洲S9WR专题讨论会在日ki大学举行,19年5本eo98月欧洲委员会举办了第一届国际SWR专题讨论会,1%年1月,软件无线电90被正式列入国家836高技术计划通信主题研究项目.时至今日S在GMU委员会的文献中,WRSMo被当S作GM演化的基础.一些工业先驱,如诺基亚,摩托罗拉己经表示,当技术成熟时,他们有意从数字无线电转向软件无线电（实际上这一过程已开始进行）.而美国更早在14年就提出和研制了两个软件无线电99的实验系统一美军的Seey频段多pka1as型多模电台和M1的SetuWr系统...Tpcra.m
2软件无线电的概念与技术
21理想软件无线电模型..
电了科技大学硕士论文
第二章软件无线电综述
从最初纯学术的角度看,术语"
软件无线电"
指的是通过软件重新配置无线接口,可能是T（eta）用OAori方式来下通常假定线端进/vhre载,在天行AD变换（如图2所示）.1.其标准平台包括电源,天线,多频段RF变换器,宽带ADA转换器及通用处理器和存//储器.虽然在很低的频率已经可以这样实现,但对于高达2HGz的个人通信而言,实现
这种体系结构仍将有很长一段路要走
图21理想的软件无线电模型.22软件无线电实用模型..最近几年来,更实用的定义己经在个人通信领域出它包括通过软件或OA下载现,T或其他方式重新配置任何层的无线协议栈,同时认为一些信号处理将继续在R路进F电行.其定义如图2所示..2
图22可配置性对协议栈的各层次都能提供较大的方便,.
其中一些己成为相关数字通信的标准
实际上,针对理想软件无线电模型与}j今商业上实用技术间的巨大差距,一些手4L
厂商对现有的产品进行改进以谨慎而实际的方式实现软件无线电.下面给出了一家A-有代表意义的日本厂商的方案.其第一阶段方案如图2.3所示,实现信道编码,信源编码和基于DPuS/P/可编程逻辑器件软件的控制功能.这个结构已经在今天的数字电话中使用,如PC产品,它允许D
曰……曰……
在电话领域引入新的服务.其效果相当于在协议栈的顶层即应用层允许重新配置.对该方案的扩展是通过软件实现基带Moe,如图2所示.dm.4对其进一步扩展,整个体系结构最主要的改变是通过软件实现中频数字处理,允许单个终端通过软件重新配置适应多个无线接口标准（也即是对协议找的最低层也可重新配置）.如下页图2所示..5
图23手机可能的进化阶段1.
图24手机可能的进化阶段2.
这种实际方案与理想模型存在差距的原因可归纳为:
（硬件发展水平的制约;
1）（目2前对软件无线电的）研究工作还处于起步阶段;
（传统的3）通信系统的体系结构也在很大程度仁影响着目前的软件无线电体制研究.但考虑到软件无线电能使通信系统摆脱硬件系统结构的束缚,在系统结构相对通用和稳定的情况下,通过软件实现各种功能,使得系统的改进和升级非常方便且代价小,且不
生F科技大学硕士论文
同的系统间能够互联和兼容;
这些差距和问题是可以理解的,且值得为解决这些问题而努力.而传统的数字无线电即使进一步发展也不能做到这一点,它只会导致对硬件和系
统结构更多的依赖.
图25手机可能的进化阶段3.
23软
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