软件无线电结构合成与开发研究

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1、第23卷第2期长春光学精密机械学院学报Vol123No122000年6月JournalofChangchunInstituteofOpticsandFineMechanicsJune.2000软件无线电结构合成与开发研究柏逢明(长春光学精密机械学院电子与信息分院)摘要本文讨论和分析了软件无线电系统的结构和基本理论。指出研究软件无线电的必要性和开发前景,强调未来无线电系统发展、软件可编程技术的地位以及软件开发的条件,介绍了软件无线电应用范围和国际上最新发展的高科技成果如软件接口软件总线和射频合成等等。对软件具体开发所需工具、调试工作也给予介绍。特别对目前软件无线电研究所存在的

2、某些值得注意的有关问题也给予充分注意。在论文中,作者也特别注意了软件无线电在通信和网络中的应用,提出具体的建议和评价。关建词软件无线电;DSP;模块化;可编程技术;软件总线;射频合成中图分类号TP92文献标识码A随着科技的发展和生活水平的提高,人民对科技产品的利用率也在不断提高。在信息时代,人们对信息的需求不但要信息量大,而且还要迅速、及时。人们迫切需求一种具有使用方便、信息交流顺畅、便于升级换代的永不落伍的无线电终端设备。软件无线电是近年来在国际上刚刚兴起的一项新技术,在电子信息领域里是一个全新概念,而且必将成为21世纪初期广泛应用的一项通信技术。软件无线电是继模拟通信技

3、术、数字通信技术之后发展起来的第三代通信技术。软件无线电的开发利用,能够满足人们日益增长的信息与文化的需求。软件无线电的开发利用具有如下突出的特点:1)具有完全可编程特点:软件无线电最明显的特征就是利用软件编程技术,实现无线电的许多高级而复杂的功能;2)无线电工作全过程体现出充分的数字化;3)易于网络接口和程序软件应用扩展;4)多频段、多制式工作环境且代码统一;5)具有良好的保密特性;6)设备升级换代容易,因为是以软件为主,只需更换应用软件即可达到设备更新换代的目的。软件无线电产品开发的可能性:模拟电子技术、数字电子技术不断完善,计算机技术发展使软件开发更具有挑战意义。微电

4、子技术使数字可编程器件以及附属器件体积更小、收稿日期:2000-03-20基金项目:吉林省教委基础研究课题,长春光学精密机械学院科研发展基金资助项目。作者简介:柏逢明,男,在读博士,副教授,主要从事音频检测及无线电技术应用的研究工作。10长春光学精密机械学院学报2000年功能更强大,为软件无线电开发打下基础,微处理器不断改进,存取速度更快,必将最终满足软件无线电要求,编程技术和存储器也在迅速扩展和深化,总线结构更趋于合理。1软件无线电的基本理论软件无线电是用软件控制、数字信号处理的工作方式,完成传统模拟无线电的所有功能的无线电系统。因此,软件无线电的工作原理与模拟方式相互参

5、考,突出一个软件编程的概念,它与模拟方式又有许多不同之处。111软件无线电的结构软件无线电在目前来讲,还不能达到完全软件化。理论上讲,真正的软件无线电系统,应该是除天线、高放、扬声器、ADC/DAC及其相应的滤波电路以外,完全由数据信号处理、软件编程方式完成。软件无线电系统结构,如图1所示。它主要包括天线、射频模块、采集/合成模块、高速转接数据通道模块、微处理器模块,以及网络接口模块等五个模块。其中天线射频模块负责收发信息,并转换为中频信号。采集/合成包括A/D和D/A、滤波器等。→VoiceA/D→Low-DSP射频模块←→←→DDC/DUC←→CPU/DSP←→D/A→

6、Computer→Displayer图1软件无线电系统结构整个系统结构设计的基本思想是,将宽带A/D变换尽可能地靠近射频天线部位,最大限度地通过软件实现电台的各种功能。通过运行不同的应用算法,软件无线电可以实时地配置信号波形,使其能够提供语言编码信道、载波频率、加密安全等功能。软件无线电不仅可[1～3]与现有的其他电台进行通信,还能在不同的两个电台之间建立起“无线电网关”,使各电台互通。1.2软件无线电工作过程利用模拟电工作原理,采用计算机可编程技术,通过一系列数据信号分析、处理,优化算法,使无线电技术与数字化高度融合,具有与模拟工作原理相似之处,又有它自身的独特之处。软件

7、无线电结构如图2所示。信道选择中频采样→→正交解调→低通滤波→音频BPF→音频输出和滤波图2软件结构框图无线电射频信号通过天线与A/D、D/A高速转换模块分别作用于接收和发射通道:接收通道从天线接收的射频信号需要经过模拟混频到中频(如70MHz),然后经数据采集/合成模块进入A/D数字化(采样率65/75MHz的带通采样),数字信号处理是由数字下变频器件(DDC2DigitalDownConverter)将信号下变频为基带。方法是将数字信号与本机数控正交振荡器混频,得到I&Q正交信号,再通过多次滤波、抽取。对发射通