軟件無線電發(fā)射機的實現(xiàn)與仿真.doc

軟件無線電發(fā)射機的實現(xiàn)與仿真（三）由于頻率與相位有一定的關(guān)系，為便于分析，可將式(4-56)改寫為=A(n)cos n+ (4-57)式中，表示載波的角頻率。所以 =A(n)cos cos( n)-A(n)sin sin( n) 注意實信號的頻譜應(yīng)為正值，由式( 5-3 ) , ( 5-4 )可推出真實信道的中心頻率為 (5-5) (5-6)進一步由式(5-5 ) , ( 5-6)容易求出相鄰信道中心頻率距離為.5.2基于多相濾波器的實信號信道化發(fā)射機建模由圖5.2可得:并定義： 代入式(5-6)可得： 把 代入式(5-8)可得: (5-9)定義： = =DFT代入式(5-9 )可得:則有： = (5-12)最后得： y(n)= (5-13)式中， =MOD（n/I）,MOD表示取余數(shù)。整個實現(xiàn)過程如圖5.3所示。SHAPE* MERGEFORMAT 圖5.3 實信號信道化軟件無線電發(fā)射機數(shù)學(xué)模型對于基于多相濾波器的實信號信道化發(fā)射機模型的幾點說明:(1)多相濾波器的設(shè)計步驟實現(xiàn)多相濾波器設(shè)計的步驟是:(1)根據(jù)原型理想低通濾波器的頻率響應(yīng)確定所需要的濾波器類型和階數(shù)N ;(2)求出對應(yīng)的沖擊響應(yīng)h(n) ; (3 )由下式確定多相濾波器： m=0,1,2,I-1 (5-14)若根據(jù)頻率響應(yīng)求得的濾波器階數(shù)N不是I的整數(shù)倍，則需要進行反向設(shè)計，即設(shè)定濾波器的階數(shù)N為I的整數(shù)倍后再重新計算各階系數(shù)。利用Matlab中的REMEZORD函數(shù)可以方便求出采用最佳逼近最大最小準則算法所需的原型濾波器階數(shù)N。(2) DFT可以由快速算法FFT來完成。第六章 軟件無線電發(fā)射機系統(tǒng)仿真本章將構(gòu)建一個基于多相濾波器的實信號信道化發(fā)射機仿真系統(tǒng)并用Matlab軟件進行仿真，以驗證其可行性。6.1基于多相濾波器的信道化發(fā)射機系統(tǒng)仿真在基于多相濾波器的實信號信道化發(fā)射機仿真設(shè)計中，信道數(shù)、內(nèi)插倍數(shù)和信道頻率的劃分是密切相關(guān)的，因此，仿真設(shè)計時進行了綜合考慮，且用快速傅立葉變換對信號進行處理，不斷提高系統(tǒng)工作效率。仿真采用Matlab軟件的M文件來實現(xiàn)。6.1.1仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖基于多相濾波器的8信道信道化發(fā)射機仿真結(jié)構(gòu)如圖6.1所示。基本參數(shù)如下:信道數(shù):8 調(diào)制模式:AMSHAPE* MERGEFORMAT 圖6.1多信道信道化發(fā)射機仿真結(jié)構(gòu)圖中，I=8為輸入信號對應(yīng)的信道號，Y(n)為輸出信號。6.1.2仿真系統(tǒng)參數(shù)說明(1)信道數(shù)信道化發(fā)射機主要用在對某一帶寬內(nèi)的所有信道進行發(fā)射的場合，所以其信道數(shù)應(yīng)很大，但考慮到計算機的實際運算能力，信道數(shù)不能設(shè)置過大，而且在系統(tǒng)仿真中信道數(shù)量的增加只會增加計算負擔，對于驗證系統(tǒng)可行性沒有多大貢獻。由于信道化濾波器的最先一步運算為FFT2變換，所以信道數(shù)最好為2的整數(shù)次冪，這樣可以提高工作效率。基于以上考慮，信道數(shù)設(shè)置為8。(2)調(diào)制波形 語音信號雖具有形象直觀的優(yōu)點，但它的頻譜和時域波形都比較雜亂，不能清晰地反映數(shù)字信道的問題所在，所以本節(jié)不選擇語音信號。AM調(diào)制對于信道衰減敏感，本節(jié)選擇一些常見波形作為調(diào)制波形，可以很容易判斷發(fā)射機的性能。6.2實驗結(jié)果與分析整個仿真程序（Matlab程序）如下。a=1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0;f=1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0;I=8;n1=200;Fs=25.0;fs=Fs*2*I;kf=12.5;for k=1:Ifor r=1:(n1+I) m(k,r)=a*(1.0+0.5*cos(2*pi*f/Fs*(r-1);endendn0,f0,m0,w=remezord(8,12.5,1 0,0.001 0.001,fs);b=remez(287,f0,m0,w);figure(1)polt(20*lof10(abs(fft);grid;for r=1:36for k=1:I h(k,r)=b(r-1)*I+k);endendfor r=1:(n1+I)for k=1:I mk=m(k,r);end mfft=fft; for k=1:Ix0(k,r)=mfft*exp(j*pi/(2*I)*(k-1);endendfor r=1:(n1+I)for k=1:I x00(k,(2*r-1)=x0(k,r); x00(k,2*r)=0;endendfor k=1:Ifor r=1:(n1+I) x00k(r)=x00(k,r);endfor r=1:36hk(r)=h(k,r);endy0=conv(x00k,hk);for r=1:n1 y0(r)=y0(r)*exp(j*pi/2*(r-1);endfor r=1:n1 y(k,r)=y0(r+36);%*(-1)(k-1)*exp(j*pi/I*(k-1);endendfor k=1:Ifor n=1:n1*Iif mod(n-1),I)=0 y00(k,n)=y(k,(n-1)/I+1);else y00(k,n)=0.0;endendendfor n=I:(n1*I-I) yout(n-I+1)=y00(1,n)+y00(2,n-1)+y00(3,n-2)+y00(4,n-3)+y00(5,n-4)+y00(6,n-5)+y00(7,n-6)+y00(8,n-7);endpoint=512;yy(1:point)=yout(101:(100+point);for n=1:point yy(n)=(y(n)+0.001*randn)*(0.42323-0.49775*cos(2*pi*(n-1)/point)+0.07922*cos(4*pi*(n-1)/point); l(n)=fs/point*(n-1);endyy1=real(yy);pp1=abs(fft(yy1);ppm1=max(pp1);figure(3)plot(l(1:256),20*log10(pp1(1:256)/ppm1);grid on;pp=abs(fft(yy);ppm=max(pp);figure(2)plot(1,20*log10(pp/ppm);I=8，=25kHz 時的8個調(diào)幅（AM）信號的信道化發(fā)射機仿真結(jié)果見圖6.2圖6.28路信道化軟件無線電發(fā)射機仿真結(jié)果由實驗結(jié)果驗證了本文給出的數(shù)學(xué)模型的可行性和正確性。本章討論了系統(tǒng)仿真的總體設(shè)計構(gòu)想，主要完成了利用Matlab完成8信道信道化發(fā)射機系統(tǒng)仿真，系統(tǒng)仿真已達到預(yù)期目標。總結(jié)軟件無線電成為21世紀無線通信領(lǐng)域一個重要發(fā)展方向.軟件無線電是以開放體系結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，在硬件的平臺上應(yīng)用軟件工程技術(shù)來實現(xiàn)具有最大靈活性和適應(yīng)性的各種無線通信方式和功能的系統(tǒng)。軟件無線電己成為當前新一代無線通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文在深入研究了采樣率變換技術(shù)的基礎(chǔ)上，建立了基于多相濾波結(jié)構(gòu)的信道化發(fā)射機模型。雖然我在設(shè)計中遇到了許多問題，但是還是在老師的指導(dǎo)下順利完成了設(shè)計。完成了以下主要工作：首先，深入討論了軟件無線電中的采樣定理、多速率變換技術(shù)和信號處理算法，接著給出信道劃分方法和真實信道中心頻率的計算公式，推導(dǎo)和建立了基于多相濾波器的實信號信道化發(fā)射機的數(shù)學(xué)模型，最后仿真驗證了基于多相濾波器的實信號信道化發(fā)射機的可行性和正確性。通過本文的研究，建立了基于多相濾波器的實信號信道化發(fā)射機的數(shù)學(xué)模型，并通過了系統(tǒng)仿真，證明該系統(tǒng)的可行性和正確性。此次設(shè)計增強了我對軟件無線電領(lǐng)域的了解，且通過對軟件無線電發(fā)射機實現(xiàn)與仿真的知識的學(xué)習(xí)，進一步加深了對軟件無線電中的信號處理理論知識的理解。參考文獻1 Walter Tuttlebee編著.楊小牛，樓才義，鄒少承，賴蘭劍譯.軟件無線電技術(shù)與實現(xiàn)，北京:電子工業(yè)出版社，20042 楊小牛，樓才義，徐建良軟件無線電原理與應(yīng)用，北京:電子工業(yè)出版社，20013 沈蘭蓀.高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的原理與應(yīng)用，北京:人民郵電出版社，1995:5-7.4 鄭君里，楊為理，應(yīng)啟晰.信號與系統(tǒng)，北京:高等教育出版社，1981:231-235.5 王金龍、沈良、任國春、蔡躍明，陳瑾，吳啟暉編著。無線通信系統(tǒng)的DSP實現(xiàn)，人民郵電出版社6 Ulrich L.Rohde,Jerry C.Whitaker著.王文桂，肖曉勁譯.通信接收機:DSP、軟件無線電和設(shè)計，北京:人民郵電出版社，2003:120-1327 王際兵，趙明，姚彥.DSPFPGA在軟件無線電中的應(yīng)用，電子產(chǎn)品世界.1999(2):8 Alistar Munro. Mobile Middleware for the Reconfigurable Software Radio，IEEE Communications Magazine, 2000, 38(8): 152-161.9Jose曲Mitola著，趙榮黎，王庭昌，李承恕譯.軟件無線電體系結(jié)構(gòu)一應(yīng)用于無線系統(tǒng)工程中的面向?qū)ο蟮姆椒ǎ本簷C械工業(yè)出版社，2002:31-39.10 R.Kohno and S.Haruyama.Current status and future of software radio, Trans.IEICE,2001, 84-B (7), 1111一1119.11 Uwe Meyer-Baese編著.劉凌，胡永生譯.數(shù)字信號處理的FPGA實現(xiàn)，北京:清華大學(xué)出版社，200312 Tuttlebee Walter. Advances in Software Defined Radio. IEE Electronics Systems and Software，200313 A.J.Truter, E.M.Wolmarans. A Software Defined Radio Architeture with PowerControlfor3GWCDMA Systems.IEEECommunications Magazine，200014 張志勇等編著.精通MATLAB 6.5版，北京:北京航空航天大學(xué)出版社，200315 約.Cz普羅克斯，馬蘇德.薩勒赫編著，劉樹棠譯.現(xiàn)代通信系統(tǒng)一使用MATLAB，西安：西安交通大學(xué)出版社，200116 薛年喜編著.MATLAB在數(shù)字信號處理中的應(yīng)用.北京:清華大學(xué)出版社，