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文檔簡介
1、<p> 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</p><p> 基于軟件無線電的直接擴(kuò)頻方案的實(shí)現(xiàn)</p><p> 所在學(xué)院 </p><p> 專業(yè)班級 電子與信息工程 </p><p> 學(xué)生姓名 學(xué)號
2、 </p><p> 指導(dǎo)教師 職稱 </p><p> 完成日期 年 月 </p><p><b> 摘要</b></p><p> 由于通信技術(shù)的迅猛發(fā)展,新的通信體制與標(biāo)準(zhǔn)不斷推出,不同體制間互通要求日趨強(qiáng)烈,并且隨著
3、通信業(yè)務(wù)的不斷增長,無線頻譜變得越來越擠,這對通信系統(tǒng)的頻帶利用率及抗干擾能力提出了更高要求。如今,設(shè)備的通信功能的實(shí)現(xiàn)僅僅依賴于硬件發(fā)展已經(jīng)不能滿足于現(xiàn)代通信的需求,于是軟件無線電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。軟件無線電構(gòu)筑一個(gè)統(tǒng)一的硬件平臺,通過對電臺功能的充分?jǐn)?shù)字化和軟件化,采用不同的軟件功能模塊就可以實(shí)現(xiàn)不同的通信功能。軟件無線電具有很好的靈活性和經(jīng)濟(jì)性,通過軟件無線電這個(gè)通用的系統(tǒng)平臺能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)無線電的各種功能。無線通信中最重要的技術(shù)之一就
4、是擴(kuò)頻技術(shù),而直接擴(kuò)頻作為目前擴(kuò)頻通信中使用最多、最為典型的一種工作方式,正在各方面得到越來越廣泛的應(yīng)用,在軟件無線電平臺上實(shí)現(xiàn)直接擴(kuò)頻已成為研究的熱點(diǎn)。本文主要從軟件無線電及擴(kuò)頻技術(shù)的基本概念及原理出發(fā),探討基于軟件無線電實(shí)現(xiàn)直接擴(kuò)頻的各種優(yōu)勢以及國內(nèi)外研究狀況,并設(shè)計(jì)了通過軟件無線電平臺實(shí)現(xiàn)直接擴(kuò)頻的方案。通過在軟件無線電平臺上對長碼進(jìn)行直接擴(kuò)頻和解擴(kuò)頻并用軟件仿真,取得了令人滿意的結(jié)果,最終實(shí)現(xiàn)了基于軟件無線電的直接擴(kuò)頻方案。&l
5、t;/p><p> 關(guān)鍵詞:軟件無線電;擴(kuò)頻技術(shù);直接序列擴(kuò)頻</p><p><b> abstract </b></p><p> Because of the rapid development of communications, new communication system and standard continuously i
6、ntroduce, communication between different system requirements increasingly strong, and with growing communications business, wireless spectrum becomes more and more crowded, the communication system of band utilization a
7、nd anti-jamming ability raised taller requirement. Nowadays, the realization of the function of the communication equipment only rely on hardware development cannot have satisf</p><p> Keywords: Software ra
8、dio; Spread-spectrum technology ;Direct spread spectrum</p><p><b> 目 錄</b></p><p><b> 第1章 緒論1</b></p><p><b> 1.1 引言1</b></p><p>
9、; 1.2 國內(nèi)外研究狀況1</p><p> 1.3 本論文的研究內(nèi)容2</p><p> 第2章 擴(kuò)頻技術(shù)的原理及應(yīng)用3</p><p> 2.1擴(kuò)頻的基本原理3</p><p> 2.2擴(kuò)頻技術(shù)的分類和發(fā)展現(xiàn)狀4</p><p> 2.3直接擴(kuò)頻的工作方式、優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用5</p>
10、<p> 第3章 軟件無線電系統(tǒng)的組成7</p><p> 3.1軟件無線電技術(shù)7</p><p> 3.2軟件無線電實(shí)驗(yàn)硬件平臺8</p><p> 3.2.1實(shí)驗(yàn)箱的結(jié)構(gòu)8</p><p> 3.2.2系統(tǒng)的連接8</p><p> 3.3基于軟件無線電實(shí)現(xiàn)直接擴(kuò)頻的優(yōu)點(diǎn)8&l
11、t;/p><p> 第4章 設(shè)計(jì)原理及過程10</p><p> 4.1 設(shè)計(jì)方案10</p><p> 4.2長碼產(chǎn)生設(shè)計(jì)10</p><p> 4.2.1 長碼產(chǎn)生的原理10</p><p> 4.2.2 設(shè)計(jì)過程11</p><p> 4.2.3 結(jié)果觀察11</
12、p><p> 4.3 長碼擴(kuò)頻設(shè)計(jì)11</p><p> 4.3.1 長碼擴(kuò)頻的基本原理11</p><p> 4.3.2 設(shè)計(jì)過程12</p><p> 4.3.3 結(jié)果觀察12</p><p> 4.4 長碼解擴(kuò)設(shè)計(jì)13</p><p> 4.4.1 長碼解擴(kuò)的基本原理1
13、3</p><p> 4.4.2 設(shè)計(jì)過程13</p><p> 4.4.3結(jié)果觀察13</p><p><b> 結(jié)論15</b></p><p><b> 致謝16</b></p><p><b> 參考文獻(xiàn)17</b></
14、p><p> 附錄1:長碼產(chǎn)生程序18</p><p> 附錄2:長碼擴(kuò)頻程序27</p><p> 附錄3:長碼解擴(kuò)程序39</p><p><b> 第1章 緒論</b></p><p><b> 1.1 引言</b></p><p>
15、 隨著現(xiàn)代通信技術(shù)從先前的模擬通信向如今的數(shù)字化轉(zhuǎn)變,無線通信系統(tǒng)越來越多的功能依靠軟件來實(shí)現(xiàn)。軟件無線電提出了一種嶄新的設(shè)計(jì)、制造和使用無線通信系統(tǒng)與設(shè)備的思想,它擺脫了面向用途而完全依賴硬件的傳統(tǒng)無線電設(shè)計(jì)思路,通過一種模塊化的通用硬件平臺,把系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)從長期依賴于固定電路的方式中解放出來,利用軟件可編程、易修改和成本低的優(yōu)勢,把無線通信技術(shù)水平提升到一個(gè)新的高度。擴(kuò)頻通信是無線通信中一種主要的技術(shù),憑著抗干擾、抗噪音、保密性
16、、多址復(fù)用等一系列優(yōu)勢,目前在無線通信中得到了廣泛的應(yīng)用。而直接擴(kuò)頻作為目前擴(kuò)頻通信中使用最多,最為典型的一種工作方式,隨著軟件無線電在無線通信中的應(yīng)用,使得基于軟件無線電的直接擴(kuò)頻技術(shù)越來越受到重視,成為研究的熱點(diǎn)。</p><p> 1.2 國內(nèi)外研究狀況</p><p> 美國是第一個(gè)建立實(shí)用軟件無線電系統(tǒng)的國家。美國軍方的“SPEAKeasy”和麻省理工學(xué)院的“Spectru
17、m Ware”系統(tǒng),不僅首次證實(shí)了軟件無線電的可行性和優(yōu)越性,而且成為軟件無線電系統(tǒng)研制中存在的兩種體系機(jī)構(gòu)的典型代表。到目前為止,國外對于軟件無線電的研究已更多地傾向于較完整的實(shí)用或仿真系統(tǒng)的建立,除了美國軍方的“SPEAKeasy”和麻省理工學(xué)院的“Spectrum Ware”系統(tǒng)外,陸續(xù)見諸文獻(xiàn)的還有美國其他大學(xué)、公司以及歐洲和日本的相關(guān)系統(tǒng)研究,他們所做的工作都比較全面、深入和更接近實(shí)用環(huán)境。這一方面是由于國外對軟件無線電的研究
18、起步較早,另一方面與所在國家的政府、軍方、企業(yè)和科研單位間的通力合作有很大的關(guān)系。當(dāng)然,他們在項(xiàng)目中對人員和資金的巨大投入也是非常重要的有利因素。</p><p> 現(xiàn)代軍事通信系統(tǒng)要求具備靈活性、抗干擾性、易開發(fā)和維護(hù)、互通性等各種優(yōu)點(diǎn),軟件無線電就是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代軍事通信要求特性的關(guān)鍵。自從它誕生以來,軟件無線電在軍事通信中得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p> 軟件無線電在移動通信系統(tǒng)中
19、,特別是在3G和B3G新一代移動通信系統(tǒng)中的應(yīng)用已成為研究的熱點(diǎn)。擴(kuò)頻技術(shù)作為通信系統(tǒng)中一種典型的、廣泛應(yīng)用的技術(shù),必將從軟件無線電的發(fā)展中獲益。歐洲的先進(jìn)通信技術(shù)與業(yè)務(wù)計(jì)劃中,有三項(xiàng)計(jì)劃是將軟件無線電技術(shù)應(yīng)用在第三代移動通信系統(tǒng)中的。</p><p> 在國內(nèi),研究軟件無線電起步較早的是一些著名的大學(xué)、軍事院校及科研機(jī)構(gòu)、如清華大學(xué)的“863”軟件無線電項(xiàng)目。不過限于技術(shù)、器件和資金等各方面的不利因素,真正建
20、立起來并通過文獻(xiàn)報(bào)道的軟件無線電實(shí)用系統(tǒng)的為數(shù)不多,因此國內(nèi)研究最多的是實(shí)現(xiàn)軟件無線電系統(tǒng)的方案。在我國提出的TD-SCDMA無線傳輸3G國際標(biāo)準(zhǔn)中,采用了軟件無線電技術(shù)。TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)及系統(tǒng)在一定程度上代表了國際上移動通信技術(shù)的發(fā)展方向。當(dāng)前,軟件無線電已經(jīng)被公認(rèn)為是新一代移動通信系統(tǒng)的支撐技術(shù)之一,正在無線通信領(lǐng)域得到廣泛的研究和開發(fā)。</p><p> 擴(kuò)頻技術(shù)也是首先應(yīng)用于軍事領(lǐng)域,其發(fā)展經(jīng)歷了一
21、個(gè)很長的過程,目前擴(kuò)頻技術(shù)處于繁榮階段。擴(kuò)頻技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段。第一階段是雛形階段,20世紀(jì)20年代中期誕生的RADAR(Radio Detection And Ranging)系統(tǒng),具備了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的基本特征。第二階段是基本模型階段,這個(gè)時(shí)期完成了擴(kuò)頻通信的一些關(guān)鍵技術(shù)的論證,出現(xiàn)了基本的擴(kuò)頻模型。第三階段是擴(kuò)頻通信的繁榮階段,20世紀(jì)50年代,美國麻省理工學(xué)院成功研制出了NOMAC系統(tǒng),這是一種成熟的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)。從此,對擴(kuò)
22、頻通信系統(tǒng)的研究十分活躍,擴(kuò)頻通信廣泛應(yīng)用于軍事通信、空間探測、衛(wèi)星偵查、導(dǎo)彈制導(dǎo)等方面。</p><p> 1.3 本論文的研究內(nèi)容</p><p> 本文主要論述了基于軟件無線電實(shí)現(xiàn)直接擴(kuò)頻的方案。首先從軟件無線電及直接擴(kuò)頻的基本概念出發(fā),闡述了軟件無線電的概況,擴(kuò)頻通信的原理以及擴(kuò)頻通信中的直接序列擴(kuò)頻,軟件無線電平臺的結(jié)構(gòu),用軟件無線電實(shí)現(xiàn)直接擴(kuò)頻的方式及優(yōu)點(diǎn),并在軟件無線電實(shí)
23、驗(yàn)平臺上 ,利用軟件CCS通過C編程實(shí)現(xiàn)長碼產(chǎn)生、冗余校驗(yàn),并對長碼進(jìn)行直接擴(kuò)頻和解擴(kuò)頻并仿真。通過對長碼的擴(kuò)頻和解擴(kuò),實(shí)現(xiàn)基于軟件無線電的直接擴(kuò)頻通信。</p><p> 第2章 擴(kuò)頻技術(shù)的原理及應(yīng)用</p><p> 2.1擴(kuò)頻的基本原理</p><p> 擴(kuò)頻通信方式早在20世紀(jì)40年代就被提出,它是在軍事戰(zhàn)爭中發(fā)展起來的。近年來,民用通信取得了突飛猛進(jìn)
24、的發(fā)展。擴(kuò)頻通信已廣泛用于GSM基站聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)互聯(lián)、用戶線路延伸、電力遠(yuǎn)程監(jiān)控等各個(gè)領(lǐng)域,由于其抗干擾能力強(qiáng)、系統(tǒng)誤碼率低、建設(shè)方便、節(jié)省經(jīng)費(fèi)的特點(diǎn),越來越受到廣大客戶的青睞。就調(diào)制方式而言,擴(kuò)頻通信與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信沒什么差別,它的特別之處是在調(diào)制之前增加了一個(gè)擴(kuò)頻處理環(huán)節(jié),把待傳送符號用特征碼進(jìn)行擴(kuò)展,擴(kuò)展后的符號成為碼片;在接收端同樣增加了一個(gè)解擴(kuò)處理的環(huán)節(jié),將N個(gè)碼片恢復(fù)為一個(gè)符號。[1]</p><p>
25、; 圖2.1擴(kuò)頻通信系統(tǒng)模型</p><p> 擴(kuò)頻通信的原理如圖2.1所示,從發(fā)射端輸入的信息經(jīng)過信息調(diào)制后形成了數(shù)字信號,之后用擴(kuò)頻碼發(fā)生器產(chǎn)生出的擴(kuò)頻碼序列來調(diào)制數(shù)字信號,從而展寬信號的頻譜。經(jīng)過展寬的信號再對載頻進(jìn)行調(diào)制(如PSK、QPSK等),通過射頻功率放大送到天線發(fā)射出去。在接收端,從接收天線上收到的寬帶射頻信號,經(jīng)過輸入電路、高頻放大器后送入變頻器,下變頻至中頻,然后由本地產(chǎn)生的與發(fā)射端完全相
26、同的擴(kuò)頻碼序列去解擴(kuò)。最后經(jīng)信息解調(diào),恢復(fù)成原始信息輸出。</p><p> 采用擴(kuò)頻技術(shù),在信號經(jīng)過天線發(fā)射出去之前,在發(fā)射鏈路的某處簡單地引入相應(yīng)的擴(kuò)頻碼,這個(gè)過程稱為擴(kuò)頻處理,結(jié)果將信息擴(kuò)散到一個(gè)更寬的頻帶內(nèi)。在接收鏈路中,數(shù)據(jù)恢復(fù)之前移去擴(kuò)頻碼,稱為解擴(kuò)。</p><p> ?。?)通信原理和信息論中的香農(nóng)公式C=FTlg(1+S/N)。公式中C是信道容量;T是限時(shí)時(shí)隙,在通信原
27、理中一般取T=1;F是限頻帶寬;S/N為功率信噪比。這個(gè)公式指出了一個(gè)限時(shí)(T)限頻(F)限功率(S)的連續(xù)白色高斯信道,該信道的信道容量可用三個(gè)主要信號參量決定的體積表示出來。[2]</p><p> ?。?)3個(gè)參量F,T與lg(1+S/N)所構(gòu)成體積,如果容積C不變,其具有可塑性,即3個(gè)參量之間是可以互換的。這個(gè)辯證關(guān)系被論證后,從此眾多的新型通信體制的建立有了更多創(chuàng)新的可能。擴(kuò)頻通信體制的建立就是其中最為
28、典型的一個(gè)實(shí)例。</p><p> ?。?)移動通信中,信噪比S/N是其中最主要的矛盾,通信中可以不惜一切手段用來提高信噪比。香農(nóng)公式中指出:可采用頻帶F換取信噪比,當(dāng)信道容量C不變時(shí),通過增加頻帶F可降低接收端接收到的信噪門限值lg(1+S/N)。所以擴(kuò)頻通信的基本原理可以簡單概括為用頻帶換取信噪比。</p><p> 2.2擴(kuò)頻技術(shù)的分類和發(fā)展現(xiàn)狀</p><p&
29、gt; 按照擴(kuò)展頻譜的方式不同,目前的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)可分為直接序列(DS)擴(kuò)頻、跳頻(FH)、跳時(shí)(TH)及上述幾種方式的組合。[11]</p><p> (1)直接序列(DS)擴(kuò)頻</p><p> 所謂直接序列擴(kuò)頻(Direct Sequency),就是直接用高碼率的擴(kuò)頻碼序列在發(fā)端去擴(kuò)展信號的頻譜。而在接收端,用相同的擴(kuò)頻碼序列對信號進(jìn)行解擴(kuò),將展寬后的擴(kuò)頻信號還原為原始輸入的信
30、息。</p><p><b> ?。?)跳頻(FH)</b></p><p> 所謂跳頻(Frequency Hopping),是指用一定的碼序列進(jìn)行選擇的多頻率頻移鍵控。就是說,使用擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行頻移鍵控調(diào)制,使得載波頻率不斷的發(fā)生跳變,所以稱之為跳頻。</p><p><b> ?。?)跳時(shí)(TH)</b></
31、p><p> 跳時(shí)(Time Hopping)與跳頻相似,它是使發(fā)射信號在時(shí)間軸上進(jìn)行跳變。先是把時(shí)間軸分成了許多的時(shí)片,在一幀內(nèi),哪個(gè)時(shí)片發(fā)射出的信號由擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行控制。因此,跳時(shí)可以被理解為:使用一定碼序列進(jìn)行選擇的多時(shí)片時(shí)移鍵控。由于發(fā)送信號時(shí)采用了窄得很多的時(shí)片,相對來說,也就展寬了信號的頻譜。</p><p><b> ?。?)各種混合方式</b></
32、p><p> 上述幾種基本的擴(kuò)頻方式可以組合起來,構(gòu)成各種混合方式。例如FH/DS、DS/TH、DS/FH/TH等等。一般來說,采用混合方式在技術(shù)上要復(fù)雜一些,實(shí)現(xiàn)起來也更困難。但不同方式結(jié)合起來能得到只用其中一種方式得不到的特征。比如采用DS/FH反而比單獨(dú)采用DS或FH獲得更寬的頻譜擴(kuò)展和更大的處理增益;采用DS/TH方式可以容納更多的用戶。因此,對于需要同時(shí)解決諸如抗干擾、多址組網(wǎng)、定時(shí)定位、抗多徑衰落和遠(yuǎn)近
33、效應(yīng)問題時(shí),就不得不同時(shí)采用多種擴(kuò)頻方式。[15]</p><p> 擴(kuò)頻技術(shù)因其具備的高可靠性、高保密性、高數(shù)據(jù)率等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用。其最主要的應(yīng)用領(lǐng)域是軍事抗干擾通信以及移動通信。直擴(kuò)系統(tǒng)和跳頻系統(tǒng)是最常用的兩種擴(kuò)頻技術(shù)。直接擴(kuò)頻系統(tǒng)不僅用于軍事,其在民用移動通信系統(tǒng)中也廣泛應(yīng)用,而跳頻主要在軍事通信中用于對抗干擾及衛(wèi)星通信中的保密通信。</p><p> 擴(kuò)展頻譜通信在現(xiàn)代
34、軍事通信中已經(jīng)起到越來越重要的作用,如今已廣泛應(yīng)用于各種戰(zhàn)略及戰(zhàn)術(shù)通信、情報(bào)傳遞以及指揮與控制等系統(tǒng)中。因?yàn)榱己玫目垢蓴_性,擴(kuò)頻通信成為目前最強(qiáng)有力的電子對抗手段之一。雖然數(shù)字化、軟件化程度還沒有達(dá)到很完善的程度,但這恰恰證明了其具有極大的發(fā)展空間。</p><p> 從擴(kuò)頻技術(shù)的發(fā)展歷史看出,巨大的需求驅(qū)動了每次技術(shù)上的革新。軍事通信對抗干擾的不斷需求以及個(gè)人通信業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展使擴(kuò)頻技術(shù)的抗干擾性及碼分多址能
35、力得到了極大的發(fā)展。未來的4G系統(tǒng),即第四代移動通信系統(tǒng)的發(fā)展,將會使擴(kuò)頻技術(shù)傳輸高速數(shù)據(jù)的能力得到更大的拓展。</p><p> 2.3直接擴(kuò)頻的工作方式、優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用</p><p> 直接序列擴(kuò)頻通信,其基本的原理是將需要發(fā)送的信息用比信息速率高很多倍的偽隨機(jī)碼序列擴(kuò)展到非常寬的頻帶再發(fā)射出去,而在接收端則用與發(fā)射端完全相同的偽隨機(jī)碼對接收到的直接擴(kuò)頻信號進(jìn)行相關(guān)的解擴(kuò)處理,將傳輸
36、信息恢復(fù)出來,從而達(dá)到通信的目的。直接序列擴(kuò)頻是目前使用最多、最典型的一種擴(kuò)頻工作方式。其系統(tǒng)組成見圖2.2。[13]</p><p> 圖2.2直擴(kuò)系統(tǒng)的原理框圖</p><p> 直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中,當(dāng)無線電干擾信號進(jìn)入接收機(jī)后,在解擴(kuò)單元被接收機(jī)的偽隨機(jī)碼展寬,頻率展寬的過程在頻域表達(dá)式表示為卷積。進(jìn)行卷積的結(jié)果是將干擾信號的帶寬展寬為干擾信號加上PN碼的帶寬,從而導(dǎo)致干擾信
37、號功率譜密度的降低,經(jīng)過窄帶濾波器后,進(jìn)入接收機(jī)的解擴(kuò)單元進(jìn)行解碼。由于干擾信號被卷積(擴(kuò)頻)后相對較寬,被窄帶濾波器濾波,因此只有一小部分干擾信號的能量進(jìn)入接收機(jī)形成干擾;而有用的信號由于發(fā)送端的擴(kuò)頻碼和接收端的解擴(kuò)碼相關(guān)而恢復(fù)成擴(kuò)頻前的窄帶信號,通過窄帶濾波器時(shí),有用信號的能量沒有損失,因此提高了系統(tǒng)的抗干擾性能。直擴(kuò)系統(tǒng)在發(fā)送端用PN碼進(jìn)行調(diào)制以擴(kuò)展信號頻譜。在接收端,一般采用相關(guān)檢測或匹配濾波的方法來解擴(kuò)。若想檢測出所需要的有用
38、信號,有效的方法是在本地產(chǎn)生一個(gè)相同的信號,然后用它與接收到的信號對比,求其相似性。換句話說,就是用本地產(chǎn)生的相同的信號與接收到的信號進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算,其中相關(guān)函數(shù)最大的就最可能是所要的有用信號。[12]</p><p> 直擴(kuò)方式具有很多優(yōu)點(diǎn):</p><p> ?。?)直接擴(kuò)展頻譜信號的相關(guān)接收,使直擴(kuò)系統(tǒng)具有抗多徑效應(yīng)的能力。如果直擴(kuò)偽隨機(jī)序列的碼片寬度(持續(xù)時(shí)間)小于多徑時(shí)延,利用相
39、關(guān)接收就可以消除多徑時(shí)延產(chǎn)生的影響,所以直接擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)擁有了不錯(cuò)的抗多徑干擾能力。</p><p> (2)由于直擴(kuò)偽隨機(jī)序列擁有的偽隨機(jī)性和密鑰量,使得信息具有保密性,即可以理解為系統(tǒng)本身具備料加密的能力。這是因?yàn)橛脗坞S機(jī)序列對信息比特流進(jìn)行擴(kuò)展頻譜,就相當(dāng)于對信息進(jìn)行了加密;而所擁有的碼型不同的偽隨機(jī)序列的數(shù)目就相當(dāng)于密鑰量。在不知道直擴(kuò)系統(tǒng)所采用的碼型的情況下,直擴(kuò)信號無法被破譯。</p>
40、<p> ?。?)直擴(kuò)信號的功率譜密度很低,有較低的截獲概率及隱蔽性,從而具備了很強(qiáng)的抗偵察、抗截獲性;另外,利于多種系統(tǒng)共存,因?yàn)樗鼘ζ渌ㄐ畔到y(tǒng)所引起的電磁環(huán)境污染小。 </p><p> ?。?)利用直接擴(kuò)展頻譜信號還可以實(shí)現(xiàn)測距定位并且有很高的精確度。直接擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)除了進(jìn)行平常的通信,還可以利用直接擴(kuò)展頻譜信號發(fā)送時(shí)刻和返回時(shí)刻的時(shí)間差測出目標(biāo)物的距離。所以在同時(shí)具
41、有通信和導(dǎo)航能力的綜合信息系統(tǒng)中,直接擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)顯示出了強(qiáng)大的優(yōu)勢。</p><p> ?。?)直接擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)具有抗寬帶干擾、抗多頻干擾及單頻干擾的能力。這要得益于直接擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)所具有的高的處理增益,對其中的干擾信號進(jìn)行了頻譜擴(kuò)展,使其大部分的干擾功率被接收機(jī)中頻帶通濾波器所濾除,而有用信號則進(jìn)行相關(guān)接收。</p><p> ?。?)根據(jù)直擴(kuò)偽隨機(jī)序列碼型的正交性的特性,可以構(gòu)成直擴(kuò)
42、頻譜碼分多址系統(tǒng)。在根據(jù)直擴(kuò)頻譜的碼分多址系統(tǒng)中,每一個(gè)通信站只需要分配一種偽隨機(jī)序列,即地址碼,利用地址碼的正交特性,通過相關(guān)接收來識別來自不同站地址發(fā)送的信息。</p><p> ?。?)由于擴(kuò)頻系統(tǒng)本身是數(shù)字系統(tǒng),這決定了直接擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)還適用于數(shù)字話音和數(shù)據(jù)信息的傳輸。 </p><p> 直擴(kuò)系統(tǒng)最早的應(yīng)用是在軍事通信中作為具有很強(qiáng)抗干擾性的通信手段。直擴(kuò)信號的功率譜密度很低
43、,具有很強(qiáng)的抗截獲性,一般的接收機(jī)發(fā)現(xiàn)不了直擴(kuò)信號的存在,亦即可進(jìn)行隱蔽通信,對其他通信系統(tǒng)的干擾也不大。擴(kuò)頻系統(tǒng)是數(shù)字化通信方式,只要采取簡單的數(shù)字邏輯電路,就能進(jìn)行有效的保密,實(shí)現(xiàn)保密通信。直擴(kuò)系統(tǒng)是碼分多址通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)。具有潛在的抗多徑干擾能力。它還用于測距定時(shí)系統(tǒng),當(dāng)采用一個(gè)較長周期的PN碼序列作為發(fā)射信號,用它的目的地反射回來或轉(zhuǎn)發(fā)回來的PN碼序列的相位進(jìn)行比較,即比較相差的碼片數(shù),可以看出其時(shí)間差,并換算出距離。如果PN碼
44、速率很高,碼片寬度很窄,就能進(jìn)行精確的定位,全球定位系統(tǒng)(GPS)就是采用了直擴(kuò)技術(shù)。[19]</p><p> 目前,直擴(kuò)系統(tǒng)應(yīng)用已從軍用走向民用,在通信領(lǐng)域也會越來越受到重視。它不僅用于CDMA蜂窩移動通信系統(tǒng),在局域網(wǎng)、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域也獲得了廣泛的應(yīng)用。</p><p> 第3章 軟件無線電系統(tǒng)的組成</p><p> 3.1軟件無線電技術(shù)</p&
45、gt;<p> 20世紀(jì)90年代初,美國MITRE公司的首席科學(xué)家J.Mitola首先提出軟件無線電概念。軟件無線電最初指一種寬頻段多模式的無線電臺,利用加載在一定硬件上的軟件來實(shí)現(xiàn)所需的無線通信功能?,F(xiàn)在,軟件無線電是指將模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的硬件單元以總線或交換方式連接起來構(gòu)成通用平臺,通過在這種平臺上加載模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的軟件來實(shí)現(xiàn)各種無線通信功能的一種開放體系結(jié)構(gòu)及技術(shù)。[8]</p>&l
46、t;p> 軟件無線電是一種用軟件實(shí)現(xiàn)物理層連接的無線通信設(shè)計(jì)。其最突出的特點(diǎn)是具有完全可編程性,包括可編程的無線波段、信道的接入方式及調(diào)制、數(shù)據(jù)速率等等,通過軟件即可提供操作、控制、管理以及維護(hù)功能。軟件無線電技術(shù),其通路的調(diào)制波形是由軟件確定的,其核心是用軟件實(shí)現(xiàn)盡可能多的無線電功能。[14]在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺上,通過對軟件的編程,實(shí)現(xiàn)一種具有多通路、多層次和多模式無線通信功能的開放式體系結(jié)構(gòu),方便硬件模塊的更
47、換和軟件升級。軟件無線電技術(shù)的應(yīng)用,可使一個(gè)移動終端在不同系統(tǒng)和平臺之間實(shí)現(xiàn)通用。[6]</p><p> 目前人們普遍認(rèn)為,近幾十年來無線通信經(jīng)歷了三次大的變革。第一次是模擬到數(shù)字的變革;第二次是從固定到移動的變革;而第三次是從硬件到軟件、從專用到通用的變革,這就是指軟件無線電技術(shù)革命。[16]</p><p> 當(dāng)無線通信系統(tǒng)的硬件和軟件實(shí)現(xiàn)了模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化,其主要功能由軟
48、件來確定和完成,工作參數(shù)具有可編程特性(包括可編程的無線頻段、信道接入方式、信號調(diào)制解調(diào)類型和數(shù)據(jù)傳輸速率等),并且由軟件提供操作、控制、管理和維護(hù)功能時(shí),軟件無線電的技術(shù)思想就得到了實(shí)現(xiàn),這樣的系統(tǒng)即可稱為軟件無線電系統(tǒng)。因此,軟件無線電是與原來單純由硬件電路構(gòu)成的無線通信系統(tǒng)完全不同,也與用軟件方式控制的數(shù)字無線通信系統(tǒng)不盡相同的一種信息處理和傳輸?shù)捏w系結(jié)構(gòu)與技術(shù)。[10]</p><p> 軟件無線電的應(yīng)
49、用有著很多優(yōu)勢。軟件無線電具有靈活性,可通過增加各個(gè)軟件模塊,方便地增加所需的新功能,采用不同的軟件功能模塊即可輕松實(shí)現(xiàn)不同的通信功能。系統(tǒng)不再需要搭建復(fù)雜的硬件系統(tǒng),為技術(shù)和產(chǎn)品的研究開發(fā)提供一個(gè)新概念和通用無線通信平臺,只需通過改變軟件模塊來實(shí)現(xiàn)不同的調(diào)制方式,而不需要改動系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu),大大降低了開發(fā)成本和周期;同時(shí)為設(shè)備制造商和運(yùn)營商降低投資風(fēng)險(xiǎn),提高效益;在軟件無線電中,諸如編碼、調(diào)制及信道帶寬等,都可進(jìn)行動態(tài)的調(diào)整,用來適應(yīng)
50、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)荷及用戶需求的變化。[17]軟件無線電還具有較強(qiáng)的開放性,因?yàn)椴捎昧藰?biāo)準(zhǔn)化、模塊化的結(jié)構(gòu),所以其硬件可隨器件和技術(shù)的發(fā)展不斷更新或擴(kuò)展,軟件也根據(jù)需要隨時(shí)不斷地進(jìn)行升級。[9]</p><p> 3.2軟件無線電實(shí)驗(yàn)硬件平臺</p><p> 3.2.1實(shí)驗(yàn)箱的結(jié)構(gòu)</p><p> 軟件無線電實(shí)驗(yàn)平臺的組成包括兩個(gè)2.4GHz本振信
51、號源,兩個(gè)CPU,一個(gè)2.4GHz發(fā)射機(jī)和一個(gè)2.4GHz接收機(jī),仿真器,此外還需要計(jì)算機(jī)。通過CPU控制系統(tǒng),產(chǎn)生的信號通過發(fā)射機(jī)發(fā)送,接收機(jī)的接受來實(shí)現(xiàn)基于軟件無線電的無線通信,通過仿真器實(shí)現(xiàn)軟件無線電平臺與計(jì)算機(jī)的連接,同時(shí)通過CCS軟件在計(jì)算機(jī)上顯示出信號的發(fā)射和接收的結(jié)果。</p><p> 3.2.2系統(tǒng)的連接</p><p> 將仿真器與計(jì)算機(jī)COM口相連,仿真器與軟件
52、無線電平臺的DSP-JTAG通過JTAG接口相連接。計(jì)算機(jī)、仿真器及軟件無線電平臺連接后,系統(tǒng)的框架就完成了。接通電源,通過CCS軟件實(shí)現(xiàn)對信號發(fā)射和接收的結(jié)果觀察。軟件無線電系統(tǒng)連接如圖3.1所示。</p><p> 圖3.1軟件無線電系統(tǒng)連接</p><p> 3.3基于軟件無線電實(shí)現(xiàn)直接擴(kuò)頻的優(yōu)點(diǎn)</p><p> 軟件無線電可以將多種硬件單元和軟件模塊
53、集成在一個(gè)共同的物理平臺上,通過軟硬件的可重構(gòu)過程,實(shí)現(xiàn)多頻段、多模式之間的切換,完成無線通信系統(tǒng)的各種功能。這種以一個(gè)物理平臺實(shí)現(xiàn)多個(gè)無線通信功能的系統(tǒng),與傳統(tǒng)的以硬件為主構(gòu)成的無線通信系統(tǒng)相比,不僅降低了產(chǎn)品的開發(fā)成本,縮短了產(chǎn)品的更新周期,而且采用標(biāo)準(zhǔn)的、高性能的開放式總線結(jié)構(gòu),以利于硬件模塊的不斷升級和擴(kuò)展。[3]</p><p> 擴(kuò)頻通信通過偽隨機(jī)序列碼來擴(kuò)展基帶信號的頻譜,形成帶寬較大的低功率譜密
54、度信號。將軟件無線電引入直接擴(kuò)頻系統(tǒng)中,可在基帶部分由軟件模塊實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻調(diào)制和信息調(diào)制,在接收端也由軟件實(shí)現(xiàn)對信號的解擴(kuò)頻及信息解調(diào)。[5]</p><p> 基于軟件無線電實(shí)現(xiàn)直接擴(kuò)頻,在與傳統(tǒng)的硬件為主構(gòu)成的無線通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相同的功能的同時(shí),還具備了眾多硬件系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。[18]</p><p> ?。?)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開放,新技術(shù)易于應(yīng)用。傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)只針對單一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)
55、,從標(biāo)準(zhǔn)相對穩(wěn)定到研究和開發(fā)專用芯片,再到產(chǎn)品設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)是一個(gè)漫長的過程,不僅開發(fā)周期長,開發(fā)成本高,而且新技術(shù)無法及時(shí)得到采納。而軟件無線電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開放,采用軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的主要功能,從技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)成本和周期上,打破了傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)的形成思路。軟件無線電更易于采用新的信號處理手段和算法,不僅提高了系統(tǒng)對于不同模式信號的處理能力,而且提高了系統(tǒng)在抗干擾方面的性能。</p><p> (2)關(guān)鍵功能模塊化,系
56、統(tǒng)升級方便。軟件無線電系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu),功能設(shè)置靈活,改進(jìn)升級方便。在其結(jié)構(gòu)開放的前提下,這種模塊復(fù)用的優(yōu)勢表現(xiàn)得很突出,使得系統(tǒng)本身的升級很容易實(shí)現(xiàn)。軟件無線電系統(tǒng)的物理和電氣接口技術(shù)指標(biāo)符合開放標(biāo)準(zhǔn),在硬件技術(shù)發(fā)展時(shí),可以在不影響其他模塊的情況下更換需要更換的模塊,從而使系統(tǒng)硬件能夠保持較長的使用壽命。同時(shí),軟件無線電系統(tǒng)采用軟件定義其無線通信功能,由軟件生存期決定無線通信系統(tǒng)的生存期?;谕ㄓ玫挠布脚_,利用軟件編程來實(shí)現(xiàn)新業(yè)務(wù)
57、和使用新技術(shù),可以降低開發(fā)成本和縮短開發(fā)周期,使研發(fā)的產(chǎn)品能跟上技術(shù)發(fā)展的水平。</p><p> (3)控制和處理軟件化,系統(tǒng)生命周期長。隨著技術(shù)的進(jìn)步,傳統(tǒng)無線通信產(chǎn)品的生命周期越來越短,使得針對單一產(chǎn)品的投資風(fēng)險(xiǎn)越來越大。而軟件無線電系統(tǒng)的工作模式可由軟件編程改變。也就是說,軟件無線電可更換信道接入方式,改變調(diào)制方式或接受不同系統(tǒng)的信號,可通過軟件工具來擴(kuò)展業(yè)務(wù)、分析無線通信環(huán)境、定義所需增強(qiáng)的業(yè)務(wù)和實(shí)時(shí)
58、環(huán)境測試。因此,基于軟件無線電的產(chǎn)品生產(chǎn),不僅比傳統(tǒng)產(chǎn)品生產(chǎn)需要的時(shí)間短,而且擺脫了單一產(chǎn)品的桎梏,其生命周期變長,意味著投資風(fēng)險(xiǎn)得到了有效降低。</p><p> ?。?)功能部件通用化,設(shè)備可互操作。對運(yùn)營商來說,建設(shè)現(xiàn)有的無線通信網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)行了大量投資,在維護(hù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行基礎(chǔ)上,為了及時(shí)滿足用戶不斷增長的需求,需要不斷增加或改造設(shè)備,將無線通信網(wǎng)擴(kuò)容。面對無線通信網(wǎng)絡(luò)的跟新?lián)Q代和不同標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)范的系統(tǒng)的互
59、操作,還需要投入大量的人力、物力去應(yīng)對,運(yùn)營商的處境極為不利。軟件無線電可以提供不同系統(tǒng)間的互操作的可能性,幫助運(yùn)營商走出這種不利處境。對于不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),它可以通過不同協(xié)議棧提供支持,對于新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),可以通過軟件下載動態(tài)更新。同時(shí),它可以為用戶提供通用的終端設(shè)備平臺,不僅能支持多種常用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),而且能通過空中加載達(dá)到終端設(shè)備升級的目的。[7]</p><p> 可以看出,基于軟件無線電實(shí)現(xiàn)直接擴(kuò)頻的技術(shù)具
60、備了極大的優(yōu)勢,具有廣闊的發(fā)展前景。</p><p> 第4章 設(shè)計(jì)原理及過程</p><p> 4.1 設(shè)計(jì)方案 </p><p> 此次設(shè)計(jì)通過對長碼進(jìn)行直接擴(kuò)頻并解擴(kuò)頻來實(shí)現(xiàn)。長碼是一個(gè)固定的值,用來區(qū)分不同的信道。首先將長碼掩碼輸入長碼發(fā)生器實(shí)現(xiàn)長碼的產(chǎn)生,再通過對產(chǎn)生的長碼與Walsh碼相異或,實(shí)現(xiàn)長碼的直接擴(kuò)頻,最后將碼片進(jìn)行解擴(kuò)頻。通過軟件進(jìn)行
61、長碼直接擴(kuò)頻和解擴(kuò),實(shí)現(xiàn)基于軟件無線電的直接擴(kuò)頻方案。[4]</p><p><b> 4.2長碼產(chǎn)生設(shè)計(jì)</b></p><p> 4.2.1 長碼產(chǎn)生的原理</p><p> 長碼提供了有限的保密性。長碼是242-1的PN序列,用于前向CDMA信道的擾碼和反向CDMA信道的擴(kuò)頻。它在前向業(yè)務(wù)信道和反向業(yè)務(wù)信道唯一標(biāo)識移動臺。其特點(diǎn)是使
62、用長碼掩碼來形成公用長碼或私有長碼。長碼還可以用在相同CDMA信道上區(qū)分多重接入信道。</p><p> 對所有42為掩碼和LFSR42級輸出的“與”結(jié)果進(jìn)行“異或”操作可以得到長碼的PN碼片,其速率為1.2288Mc/s。長碼掩碼包括42位二進(jìn)制序列,它是長碼的唯一標(biāo)識。長碼掩碼根據(jù)移動臺傳輸?shù)男诺李愋偷牟煌煌?lt;/p><p> 長碼周期為242-1個(gè)碼片,由碼片發(fā)生器的LFS
63、R抽頭多項(xiàng)式p(x)指定:</p><p> p(x)=1+x+x2+x3+x5+x6+x7+x10+x16+x17+x18+x19+x21+x22+x25+x26+x27+x31+x33+x35+x42</p><p><b> 圖4.1長碼發(fā)生器</b></p><p> 長碼產(chǎn)生的基本原理如圖4.1,在最原始的狀態(tài)下,由寄存器中的原
64、始內(nèi)容和輸入的長碼掩碼進(jìn)行“與”操作,其結(jié)果所生成的序列中1的個(gè)數(shù)對2取模,這樣就得到第一位長碼;然后將寄存器中的內(nèi)容進(jìn)行移位操作,多項(xiàng)式p(x)中存在的項(xiàng)將有反饋至寄存器,之后前一個(gè)寄存器的內(nèi)容移入下一個(gè)寄存器,然后再由寄存器中的新內(nèi)容與長碼掩碼進(jìn)行“與”操作,結(jié)果序列中1的個(gè)數(shù)繼續(xù)對2取模,這樣又得到一位長碼。由此可知,得到的長碼的位數(shù)將直接取決于寄存器中內(nèi)容移位次數(shù)的多少。</p><p> 4.2.2
65、設(shè)計(jì)過程 </p><p> 將軟件無線電平臺與電腦連接、上電復(fù)位、運(yùn)行CCS軟件。加載長碼產(chǎn)生的程序并編譯,若出現(xiàn)錯(cuò)誤,則需修改程序,直到編譯成功,之后下載程序并運(yùn)行。在實(shí)驗(yàn)運(yùn)行過程中,可以通過改變數(shù)字信源的設(shè)置來改變實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,通過圖形窗觀察信號的輸出情況,觀察得到的長PN碼片。</p><p> 此次設(shè)計(jì)中,通過多項(xiàng)式p(x),生成序列可以表示為11110111001000001
66、1110110011100010101000000。利用軟件將移位寄存器移位3000次,也就是最后產(chǎn)生3000位的長PN碼片循環(huán)輸出。長碼掩碼設(shè)置為:100111001101110010110001011001000111100011,LFSR的初始內(nèi)容為100000000000000000000000000000000000000000,得到的長PN碼的速率為307.2kc/s。</p><p> 4.2.3
67、 結(jié)果觀察</p><p> 由于長碼過長,只采用了前96位:</p><p> 10011100.11011100.10110001.01100100.01111000.11000110</p><p> 01010100.11110011.01001101.10101101.01100110.00100001</p><p> 波
68、形圖如圖4.2所示:</p><p> 圖4.2長碼產(chǎn)生波形圖</p><p> 由于產(chǎn)生了3000位的長PN碼片,所以在觀察上會造成一定的難度,但是這也是由CDMA技術(shù)的基本原理所決定的。正是因?yàn)檩^難以觀察結(jié)果,才能足以體現(xiàn)出CDMA抗干擾的巨大優(yōu)勢。</p><p> 4.3 長碼擴(kuò)頻設(shè)計(jì)</p><p> 4.3.1 長碼擴(kuò)頻的
69、基本原理</p><p> 在得到長PN碼片之后就可以進(jìn)行長碼直接序列擴(kuò)展。主要過程就是64階正交調(diào)制器輸出的Walsh碼片和長碼發(fā)生器產(chǎn)生的長PN碼片的“異或”運(yùn)算。如圖4.3:</p><p> 圖4.3長碼擴(kuò)頻原理圖</p><p> 由于PN碼片速率為1.2288Mc/s,Walsh碼片速率為307.2kc/s,可以得到比率為PN碼片/Walsh碼片=
70、1.2288×106/307.2×103=4。因此,為了進(jìn)行正交調(diào)制器輸出(O.M)和長碼輸出(L.C)的“異或”運(yùn)算,將長碼序列劃分成4位等長的段。</p><p> O.M 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1…</p><p> L.C 1001 1100
71、 1101 1100 1011 0001 0110 0100 0111 1000 1100 0110…</p><p> EX-OR 1001 0011 0010 1100 1011 1110 1001 0100 1000 1000 1100 1001… </p><p> 這樣,直接序列擴(kuò)展模2加法器輸出序列為:</p><
72、;p> 10010011 00101100 10111110 10010100 10001000 11001001…… </p><p> 4.3.2 設(shè)計(jì)過程</p><p> 首先完成系統(tǒng)的連接、上電復(fù)位、運(yùn)行CCS軟件等步驟,之后加載長碼解擴(kuò)相關(guān)程序,編譯成功后,下載相關(guān)該程序并運(yùn)行,在程序運(yùn)行過程中,通過CCS提供的圖形窗觀察輸出的信號。</p><
73、;p> 本次設(shè)計(jì)中(原始輸入?yún)⒖即a型為11001100),將此前得到的長PN碼與Walsh碼按照長碼擴(kuò)頻基本原理相異或。由于產(chǎn)生的長PN碼片的數(shù)目過多,選用前96位的數(shù)據(jù)(后面8位為幀尾):</p><p> 01011010.00111100.01011010.01010101.00110011.00111100.01010101.</p><p> 01100110.010
74、10101.01101001..00110011.00001111.11110000</p><p> Walsh碼片數(shù)目為96,Walsh編碼后的數(shù)據(jù):</p><p> 01101010.00111100.01101010.00001111.00110011.00111100.01010101.01100110</p><p> 01010101.0110
75、1001.00110011.00001111.</p><p> 4.3.3 結(jié)果觀察</p><p> 運(yùn)行過程中,先讓前24位Walsh碼片與96位長PN碼進(jìn)行異或操作,然后循環(huán)使用長PN碼片與接下來的Walsh碼片繼續(xù)異或直至Walsh碼片使用完畢,最后得到的是96×4=384位擴(kuò)頻碼片:</p><p> 圖4.4長碼擴(kuò)頻波形圖</p&
76、gt;<p> 擴(kuò)頻結(jié)果如圖4.4所示。與長碼產(chǎn)生的結(jié)果相似,由于產(chǎn)生的信號速率快,所以在觀察上會無可避免的帶來一些難度。</p><p> 4.4 長碼解擴(kuò)設(shè)計(jì)</p><p> 4.4.1 長碼解擴(kuò)的基本原理</p><p> 在長碼直接序列擴(kuò)頻中,曾用Walsh正交調(diào)制之后得到的碼片與長碼發(fā)生器產(chǎn)生的長PN碼進(jìn)行異或,從而產(chǎn)生了長碼擴(kuò)頻序
77、列即DDS流。同樣按照數(shù)字電路的邏輯關(guān)系,用DDS流的數(shù)字序列與長PN碼再進(jìn)行異或,就能夠得到Walsh正交調(diào)制之后得到的碼片序列。其關(guān)系如下:</p><p> 如果:Walsh正交調(diào)制碼片異或長PN碼=DDS流</p><p> 那么:DDS流異或長PN碼=Walsh正交調(diào)制碼片</p><p> 其基本原理如圖4.5,</p><p&
78、gt; 圖4.5長碼解擴(kuò)原理圖</p><p> 4.4.2 設(shè)計(jì)過程</p><p> 首先進(jìn)行系統(tǒng)的連接、上電復(fù)位、運(yùn)行CCS軟件,加載長碼解擴(kuò)相關(guān)程序,編譯成功后,下載相關(guān)該程序并運(yùn)行。在程序運(yùn)行過程中,可以通過改變數(shù)字信源的設(shè)置來改變實(shí)驗(yàn)結(jié)果,得到自己需要的結(jié)果,通過CCS提供的圖形窗觀察輸出信號。</p><p><b> 4.4.3結(jié)果
79、觀察</b></p><p> 將擴(kuò)頻后的信號與長碼進(jìn)行異或操作,得到的數(shù)組中每四個(gè)抽取一個(gè)降速。</p><p> 得到長碼解擴(kuò)的波形見圖4.6。</p><p> 圖4.6長碼解擴(kuò)波形圖</p><p> 其結(jié)果為:01011010 00111100 01011010 01010101 00110011 0011110
80、0</p><p> 01010101 01100110 01010101 01101001 00110011 00001111</p><p> 理論上分析,得到的波形圖應(yīng)該與擴(kuò)頻前的Walsh正交調(diào)制碼基本一樣。</p><p><b> 結(jié)論</b></p><p> 本文主要探討了通過軟件無線電實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻通
81、信中的直接擴(kuò)頻通信的方案。通過對軟件無線電、擴(kuò)展頻譜通信以及擴(kuò)頻通信中的直接擴(kuò)頻通信等概念及原理的論述,了解軟件無線電和直接擴(kuò)頻的相關(guān)技術(shù),對其發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展前景作了簡單闡述。并通過系統(tǒng)仿真,完成基于軟件無線電的直接擴(kuò)頻方案的實(shí)現(xiàn)??梢钥吹?,使用軟件無線電技術(shù)的直接擴(kuò)頻通信具有很強(qiáng)的抗干擾能力,系統(tǒng)的靈活性很高,可隨時(shí)通過改變軟件模塊來實(shí)現(xiàn)不同的功能。此外,軟件無線電的應(yīng)用還大大降低了開發(fā)成本,系統(tǒng)有很高的復(fù)用性,降低了投資和開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)
82、,證明將軟件無線電技術(shù)應(yīng)用于擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)是卓有成效的,這也是基于軟件無線電實(shí)現(xiàn)直接擴(kuò)頻的意義所在。</p><p> 通過此次設(shè)計(jì),我對軟件無線電以及直接擴(kuò)頻等技術(shù)有了更深的了解,并學(xué)習(xí)了軟件無線電平臺以及CCS軟件,使自己對該領(lǐng)域有了更多的興趣和更深的理解 。隨著基于軟件無線電的無線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展,該領(lǐng)域已經(jīng)成為現(xiàn)代通信技術(shù)研究的熱點(diǎn),必將發(fā)揮越來越重要的作用。</p><p>&
83、lt;b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> [1]樊昌信,曹麗娜.通信原理[M].第6版.北京:國防工業(yè)出版社.2009.</p><p> [2]傅祖蕓.信息論[M].第二版.北京:電子工業(yè)出版社.2009.</p><p> [3]葉中付,吳濤,徐旭.擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的軟件無線電實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)及性能分析[J].電子學(xué)報(bào),2001,1</
84、p><p> [4]高道強(qiáng),周子琛.擴(kuò)頻通信接收系統(tǒng)的軟件無線電實(shí)現(xiàn)方法[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2003,10</p><p> [5]劉波粒,劉彩霞,焦仁普.基于軟件無線電的直接擴(kuò)頻接收機(jī)的研究[J].河北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,1</p><p> [6]周賢偉,程柏,覃伯平.基于軟件無線電的自定義相位擴(kuò)頻編碼與FPGA實(shí)現(xiàn)[J].微計(jì)算機(jī)信息,200
85、6,17期</p><p> [7]魏欣,吳濤,侯孝民.基于軟件無線電的中頻直擴(kuò)信號發(fā)生器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 2007通信理論與技術(shù)新發(fā)展——第十二屆全國青年通信學(xué)術(shù)會議論文集(上冊),2007 </p><p> [8]劉勇.軟件無線電的研究.山東師范大學(xué)本科畢業(yè)論文,2008,5</p><p> [9]韓英杰.基于軟件無線電的擴(kuò)頻數(shù)字接收機(jī)研究.哈爾濱工
86、程大學(xué)碩士學(xué)位論文,2009,03</p><p> [10]洪露,王輝.基于軟件無線電的FSK系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].通信技術(shù),2010,第01期第43卷</p><p> [11]吳雪冰,侯利娜,吳慎山. 基于多DSP網(wǎng)絡(luò)和軟件無線電的擴(kuò)頻通信研究[J].河南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2010,3</p><p> [12]陳忠輝,馮心欣.基于軟件無線電的直接擴(kuò)
87、頻序列接收機(jī)新方案[J].現(xiàn)代電子術(shù),2010,5</p><p> [13]王靜遠(yuǎn).基于軟件無線電結(jié)構(gòu)的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)研究[J].艦船電子工程,2010,3</p><p> [14]宮二玲,楊俊,王躍科.基于ADS2191的直序擴(kuò)頻系統(tǒng)軟件無線電實(shí)現(xiàn)[J].電子工程師,2003,第05期</p><p> [15]軟件無線電技術(shù)探討.百度文庫,http://
88、wenku.baidu.com/view/747408a0284ac850ad0242b1.html,2010,11</p><p> [16]擴(kuò)頻通信.通信人家園論壇,http://www.txrjy.com/viewthread.php?tid=44628&page=1&authorid=29695,2005,1</p><p> [17]軟件無線電的歷史和發(fā)展趨勢
89、.百度文庫,http://wenku.baidu.com/view/e8cf830bf78a6529647d5330.html,2010,11</p><p> [18] Shinichiro Haruyama,Robert Morelos-Zaragoza,Yukitoshi Sanada. A Software Defined Radio Platform with Direct Conversion: S
90、OPRANO.Wireless Personal Communications23:67-76,2002,</p><p> [19] Joseph Mitola III. An Integrated Agent Architecture for Software Defined Radio. Royal Institute of Technology (KTH),8 May,2000</p>&
91、lt;p> 附錄1:長碼產(chǎn)生程序</p><p> /*****************************************************************************/ </p><p> /*b_perph.c
92、 */</p><p> /* written by David Bell */</p><p> /* on 01/09/01 */</
93、p><p> /* */</p><p> /* b_perph uses a single EDMA channel to service an external AFE. Channel 4 is */</p><p&
94、gt; /* used to burst a frame of data for every EXT_INT4 event received. The data is */</p><p> /* transferred from the AFE to L2 memory. */</p><p> /****
95、*************************************************************************/</p><p> /***********************6713初始化(xt1029)************************/</p><p> #define CHIP_6713 1
96、 /*預(yù)處理命令,用于宏定義,提高源代碼的可讀性*/</p><p> #include <stdio.h></p><p> #include <csl_cache.h></p><p> #include <csl_timer.h></p><p> #include <csl_irq.h
97、></p><p> #include <csl.h></p><p> #include <csl_edma.h></p><p> #include <c6x.h></p><p> #include "c6211dsk.h"</p><p>
98、 #include "math.h"</p><p> /* 定義地址 */</p><p> #define MEM_SRC 0x8000 /* 調(diào)用源地址 */</p><p> #define MEM_DST 0xB0280000 /* Switch(2..0)
99、= 001 0xB0000000 Switch(2..0) =000 */</p><p> #define EL_COUNT 2049 /* 調(diào)用元素 */</p><p> #define FR_COUNT 1</p><p> /* PLL 結(jié)構(gòu)定義*/ //屏蔽pll(xt1
100、029)</p><p> #define PLL_DIV0 0</p><p> #define PLL_DIV1 1</p><p> #define PLL_DIV2 2</p><p> #define PLL_DIV3 3</p><p> /****************CDMA過程所需
101、參數(shù)***************/</p><p> #define calculation_length 42 /*以下為CDMA參數(shù)定義*/</p><p> #define output_length 3000 /*輸出長度為3000位*/</p><p>
102、; #define delay_cycle 0 /*延遲周期為0*/</p><p><b> int w;</b></p><p> void submit_qdmas(void);</p><p> void submit_qdma(void);</p><
103、;p> void wait(void);</p><p> void startPLL();</p><p> void delay();</p><p> extern far void vectors();</p><p> void setupInterrupts(void);</p><p>
104、 /***********************************submit_qdma********************************/</p><p> /* Submit a QDMA request to transfer the data. 提交QDMA要求調(diào)用數(shù)據(jù)*/</p><p> /******************
105、***********************************************************/</p><p><b> void</b></p><p> submit_qdma(void)</p><p><b> {</b></p><p> EDMA_Con
106、fig config; /*進(jìn)行EDMA配置*/</p><p> config.opt = (Uint32) /* 0x21200001 */</p><p> ((EDMA_OPT_PRI_HIGH << _EDMA_OPT_PRI_SHIFT )<
107、;/p><p> | (EDMA_OPT_ESIZE_32BIT << _EDMA_OPT_ESIZE_SHIFT )</p><p> | (EDMA_OPT_2DS_NO << _EDMA_OPT_2DS_SHIFT )</p><p> | (EDMA_OPT_SUM_INC << _EDMA_
108、OPT_SUM_SHIFT )</p><p> | (EDMA_OPT_2DD_NO << _EDMA_OPT_2DD_SHIFT )</p><p> | (EDMA_OPT_DUM_NONE << _EDMA_OPT_DUM_SHIFT )</p><p> | (EDMA_OPT_TCINT_NO
109、 << _EDMA_OPT_TCINT_SHIFT )</p><p> | (EDMA_OPT_TCC_DEFAULT << _EDMA_OPT_TCC_SHIFT )</p><p> #if (C64_SUPPORT)</p><p> | (EDMA_OPT_TCCM_DEFAULT << _EDMA_
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