軟件無(wú)線電發(fā)射機(jī)的實(shí)現(xiàn)與仿真.doc

軟件無(wú)線電發(fā)射機(jī)的實(shí)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(xiě)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(shí)信號(hào)的頻譜應(yīng)為正值，由式( 5-3 ) , ( 5-4 )可推出真實(shí)信道的中心頻率為 (5-5) (5-6)進(jìn)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(shí)信號(hào)信道化發(fā)射機(jī)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(gè)實(shí)現(xiàn)過(guò)程如圖5.3所示。SHAPE* MERGEFORMAT 圖5.3 實(shí)信號(hào)信道化軟件無(wú)線電發(fā)射機(jī)數(shù)學(xué)模型對(duì)于基于多相濾波器的實(shí)信號(hào)信道化發(fā)射機(jī)模型的幾點(diǎn)說(shuō)明:(1)多相濾波器的設(shè)計(jì)步驟實(shí)現(xiàn)多相濾波器設(shè)計(jì)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(lèi)型和階數(shù)N ;(2)求出對(duì)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(jìn)行反向設(shè)計(jì)，即設(shè)定濾波器的階數(shù)N為I的整數(shù)倍后再重新計(jì)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(zhǔn)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(lái)完成。第六章 軟件無(wú)線電發(fā)射機(jī)系統(tǒng)仿真本章將構(gòu)建一個(gè)基于多相濾波器的實(shí)信號(hào)信道化發(fā)射機(jī)仿真系統(tǒng)并用Matlab軟件進(jìn)行仿真，以驗(yàn)證其可行性。6.1基于多相濾波器的信道化發(fā)射機(jī)系統(tǒng)仿真在基于多相濾波器的實(shí)信號(hào)信道化發(fā)射機(jī)仿真設(shè)計(jì)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(jì)時(shí)進(jìn)行了綜合考慮，且用快速傅立葉變換對(duì)信號(hào)進(jìn)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(lái)實(shí)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(jī)仿真結(jié)構(gòu)如圖6.1所示?；緟?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(jī)仿真結(jié)構(gòu)圖中，I=8為輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)的信道號(hào)，Y(n)為輸出信號(hào)。6.1.2仿真系統(tǒng)參數(shù)說(shuō)明(1)信道數(shù)信道化發(fā)射機(jī)主要用在對(duì)某一帶寬內(nèi)的所有信道進(jìn)行發(fā)射的場(chǎng)合，所以其信道數(shù)應(yīng)很大，但考慮到計(jì)算機(jī)的實(shí)際運(yùn)算能力，信道數(shù)不能設(shè)置過(guò)大，而且在系統(tǒng)仿真中信道數(shù)量的增加只會(huì)增加計(jì)算負(fù)擔(dān)，對(duì)于驗(yàn)證系統(tǒng)可行性沒(méi)有多大貢獻(xiàn)。由于信道化濾波器的最先一步運(yùn)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?；谝陨峡紤]，信道數(shù)設(shè)置為8。(2)調(diào)制波形 語(yǔ)音信號(hào)雖具有形象直觀的優(yōu)點(diǎn)，但它的頻譜和時(shí)域波形都比較雜亂，不能清晰地反映數(shù)字信道的問(wèn)題所在，所以本節(jié)不選擇語(yǔ)音信號(hào)。AM調(diào)制對(duì)于信道衰減敏感，本節(jié)選擇一些常見(jiàn)波形作為調(diào)制波形，可以很容易判斷發(fā)射機(jī)的性能。6.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析整個(gè)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(shí)的8個(gè)調(diào)幅（AM）信號(hào)的信道化發(fā)射機(jī)仿真結(jié)果見(jiàn)圖6.2圖6.28路信道化軟件無(wú)線電發(fā)射機(jī)仿真結(jié)果由實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)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(jì)構(gòu)想，主要完成了利用Matlab完成8信道信道化發(fā)射機(jī)系統(tǒng)仿真，系統(tǒng)仿真已達(dá)到預(yù)期目標(biāo)?？偨Y(jié)軟件無(wú)線電成為21世紀(jì)無(wú)線通信領(lǐng)域一個(gè)重要發(fā)展方向.軟件無(wú)線電是以開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，在硬件的平臺(tái)上應(yīng)用軟件工程技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)具有最大靈活性和適應(yīng)性的各種無(wú)線通信方式和功能的系統(tǒng)。軟件無(wú)線電己成為當(dāng)前新一代無(wú)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(jī)模型。雖然我在設(shè)計(jì)中遇到了許多問(wèn)題，但是還是在老師的指導(dǎo)下順利完成了設(shè)計(jì)。完成了以下主要工作：首先，深入討論了軟件無(wú)線電中的采樣定理、多速率變換技術(shù)和信號(hào)處理算法，接著給出信道劃分方法和真實(shí)信道中心頻率的計(jì)算公式，推導(dǎo)和建立了基于多相濾波器的實(shí)信號(hào)信道化發(fā)射機(jī)的數(shù)學(xué)模型，最后仿真驗(yàn)證了基于多相濾波器的實(shí)信號(hào)信道化發(fā)射機(jī)的可行性和正確性。通過(guò)本文的研究，建立了基于多相濾波器的實(shí)信號(hào)信道化發(fā)射機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)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(jì)增強(qiáng)了我對(duì)軟件無(wú)線電領(lǐng)域的了解，且通過(guò)對(duì)軟件無(wú)線電發(fā)射機(jī)實(shí)現(xiàn)與仿真的知識(shí)的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步加深了對(duì)軟件無(wú)線電中的信號(hào)處理理論知識(shí)的理解。參考文獻(xiàn)1 Walter Tuttlebee編著.楊小牛，樓才義，鄒少承，賴蘭劍譯.軟件無(wú)線電技術(shù)與實(shí)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(wú)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(hào)與系統(tǒng)，北京:高等教育出版社，1981:231-235.5 王金龍、沈良、任國(guó)春、蔡躍明，陳瑾，吳啟暉編著。無(wú)線通信系統(tǒng)的DSP實(shí)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(jī):DSP、軟件無(wú)線電和設(shè)計(jì)，北京:人民郵電出版社，2003:120-1327 王際兵，趙明，姚彥.DSPFPGA在軟件無(wú)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(wú)線電體系結(jié)構(gòu)一應(yīng)用于無(wú)線系統(tǒng)工程中的面向?qū)ο蟮姆椒?，北京：機(jī)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(hào)處理的FPGA實(shí)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(shù)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(hào)處理中的應(yīng)用.北京:清華大學(xué)出版社，