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无线电论文集锦9篇

时间:2022-06-06 03:00:10

无线电论文

无线电论文范文1

本文设计的非正定磁介质由平面圆螺旋构成,其单元结构见图1.利用印刷电路板(PrintedCircuitBoard,PCB)掩模蚀刻技术制备该超材料.PCB基板材料为FR4(介电常数约为4.4,损耗角正切值约0.02).数值仿真实验采用以有限积分技术为基础的电磁仿真软件CSTMicrowaveStudio来分析计算该结构的散射参数.电磁波沿z轴方向入射到该超材料,电矢量E沿x轴方向,磁矢量H沿y轴方向,设沿x,y,z轴方向的2个边界面分别为“完美电壁”、“完美磁壁”和开放边界条件.对图1所示单元结构利用频域求解器求解S参数,仿真发现该超材料在某一频段能提供强的磁谐振,此时该单元结构可以等效为一个振荡电路.经过大量的仿真实验和优化设计,提出的尺寸参数:L=400mm,g=10mm,w=2mm,r=110mm,平面圆螺旋的圈数为6,FR4基板的厚度d=4mm,磁谐振环为厚度0.2mm的敷铜膜,材料的总厚度d0=4.2mm,铜膜的导电率σm=5.88×107S/m.

2平面圆螺旋非正定磁导率的产生

利用CST仿真得到图1结构的反射参数幅值S11和透射参数幅值S21的结果如图2(a)所示.根据散射参数S的反推公式可得根据磁导率μ与折射参数n,阻抗参数z之间的关系式:μ=nz.可以计算出平面圆螺旋在激励频率范围内有效磁导率μyy[19-20],如图2(b)所示.研究认为当磁场矢量H沿x、z方向偏振时,不能引起环路内磁通量的变化,即电磁场与该超材料之间的相互作用很弱,磁场不能激励其形成磁谐振,所以这两个方向上的等效磁导率μxx、μzz近似为1[21].而当电磁波磁场H沿y方向垂直于平面圆螺旋时,磁场穿过该超材料结构会引起环路内磁通量的变化,从而产生感应电流.此时,线圈自身的分布电容C,电感L以及环本身的电阻损耗R,构成谐振电路,这导致该超材料在y轴偏振方向上磁导率的变化.由图2(a)知,该超材料在13~15.3MHz内对应于磁谐振频段,且它的等效磁导率是各向异性.从图2(b)可判断有效磁导率μyy曲线符合洛伦兹谐振模型.在13~13.83MHz频段,由于磁谐振导致μyy>1,对应该超材料的折射率也较大,相对于空气来说是高折射率材料.13.83~15.3MHz频段为谐振区,有效磁导率μyy的实部小于0,但对于13.83~14.26MHz频段,平面圆螺旋的磁谐振最强,并出现实部负极值,虚部的值也很大,这导致超材料的损耗很大,透射率较低;而在14.26~15.3MHz频段,入射波频率离开强谐振区,不但有效磁导率μyy的实部小于0,而且在这一频段内磁导率μyy的虚部很小,相比于强谐振区损耗小、透射率高.当不同方向上的磁导率绝对值大小相近时,负折射现象与聚焦效应最明显.因此我们选用14.5MHz作为我们测试该超材料对电磁波聚焦效应的实验频率。

3基于非正定磁介质部分聚焦效应的数值仿真

运用基于有限元技术的COMSOLMultiphysics软件模拟在磁偶极子产生的磁场中插入非正定磁介质和空气介质时磁场强度的分布情况.数值仿真的二维模型如图3(a)所示,磁偶极子T和观测点R之间的距离为50cm,II区域的宽度为10cm,其中非正定磁介质的单元尺寸如图1所设定.设四周的边界条件为散射边界条件,选取14.5MHz作为实验频率,此时非正定磁介质的磁导率张量如式(3)所示.由于磁场强度在非正定磁介质中以指数形式增强,因此可通过对比近场区磁场在观察区域内的强度分布来验证非正定磁介质对电磁波的聚焦效应.图3(b)表示I,II,III区域为空气介质;图3(c)表示I,III区域为空气介质,II区域为插入的非正定磁介质时,近场区磁场强度Hy随y轴方向距离的增加而变化的二维分布图像.通过对比磁场强度的变化情况发现:从磁偶极子T到观测点R这段距离,图3(c)的磁场强度衰减较慢,同时在观测点R处,图3(c)中的磁场强度明显大于图3(b),出现能量聚集现象,说明磁偶极子的近场区场强经过非正定磁介质后,在它附近得到了很大的增强,非正定磁介质对近场区磁场具有明显的增强效应.仿真研究与理论分析具有较好的一致性.

4结论

无线电论文范文2

[论文摘要]随着现代科学技术的飞速发展,构建完善坚强可靠的电力通信网,显得越来越重要。文章结合电力通信的特点和需求及无线新技术的特性,分析无线通信技术在电网通信中的应用前景。

一、概述

电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行应运而生的。它同电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。我国的电力通信网经过几十年风风雨雨的建设,已经初具规模,通过卫星、微波、载波、光缆等多种通信手段构建而成为立体交叉通信网。随着无线通信技术的发展,无线通信系统的特性发生巨大的变化。鉴于采用无线通信网不依赖于电网网架,且抗自然灾害能力较强,同时具有带宽大、传输距离远、非视距传输等优点,非常适合弥补目前通信方式的单一化、覆盖面不全的缺陷。本文简单介绍一下无线通信传输体制的应用特点和优缺点,并分析其在电力系统的应用前景。

二、无线技术介绍

(一)无线通信技术的概念

目前,无线通信及其应用已成为当今信息科学技术最活跃的研究领域之一。其一般由无线基站、无线终端及应用管理服务器等组成。

(二)无线通信技术的发展现状

无线通信技术按照传输距离大致可以分为以下四种技术,即基于IEEE802.15的无线个域网(WPAN)、基于IEEE802.11的无线局域网(WLAN)、基于IEEE802.16的无线城域网(WMAN)及基于IEEE802.20的无线广域网(WWAN)。

总的来说,长距离无线接入技术的代表为:GSM、GPRS、3G;短距离无线接入技术的代表则包括:WLAN、UWB等。按照移动性又可以分为移动接入和固定接入。其中固定无线接入技术主要有:3.5GHz无线接入(MMDS)、本地多点分配业务(LMDS)、802.16d;移动无线接入技术主要包括:基于802.15的WPAN、基于802.11的WLAN、基于802.16e的WiMAX、基于802.20的WWAN。按照带宽则又可分为窄带无线接入和宽带无线接入。其中宽带无线接入技术的代表有3G、LMDS、WiMAX;窄带无线接入技术的代表有第一代和第二代蜂窝移动通信系统。

1.主流无线通信技术

从技术发展的趋势可以看出,以OFDM+MIMO为核心的无线通信技术将成为未来无线通信发展的主流方向。而目前基于该技术的无线通信技术主要有:B3G、WiMAX、WiFi、WMN等4种技术。

2.其他无线通信技术

除了上述主流的无线通信技术外,目前已存在的无线通信技术还包括:IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距离通信技术及LMDS、MMDS、点对点微波、卫星通信等长距离通信技术。

(1)IrDA:InfraredDataAssociation,是点对点的数据传输协议,通信距离一般在0~1m之间,传输速率最快可达16Mbps,通信介质为波长900纳米左右的近红外线。

(2)Bluetooth:Bluetooth工作在全球开放的2.4GHzISM频段,使用跳频频谱扩展技术,通信介质为2.402GHz到2.480GHz的电磁波。

(3)RFID:RadioFrequencyIdentification,即射频识别,俗称电子标签。它是一种非接触式的自动识别技术,通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID由标签、解读器和天线三个基本要素组成。

(4)UWB:UltraWideband,即超宽带技术。UWB通信又被称为是无载波的基带通信,几乎是全数字通信系统,所需要的射频和微波器件很少,因此可以减小系统的复杂性,降低成本。

三、无线技术优劣分析

(一)WLAN技术分析

Wi-Fi的技术和产品已经相当成熟,而且大批量生产。该技术适用于无线局域网,作为有线网络的延伸,对于特殊地点宽带应用,尽管Wi-Fi技术应用非常广泛,但是它依然在安全性上存在一定的安全隐患,Wi-Fi采用的是射频(RF)技术,通过空气发送和接收数据。由于无线网络使用无线电波传输数据信号,所以非常容易受到来自外界的攻击,黑客可以比较轻易地在电波的覆盖范围内盗取数据甚至进入未受保护的公司内部局域网。

(二)WiMax技术分析

WiMax是一个先进的技术,推出相对较晚,存在频率复用性小、利用率低的问题,但由于最近才完成标准化,该技术的大规模推广还需要实践考验。从应用前景看,该技术可以在较大范围内满足上网要求,覆盖可以包括室外和室内,可以进行大面积的信号覆盖,甚至只要少数基站就可以实现全城覆盖。WiMax由于其技术的先进性和超远的传输距离,一直被业界看好,是未来移动技术的发展方向,并提供优良的最后一公里网络接入服务。

(三)WMN技术分析

WMN是正在研究中的技术,在研究中不断地在不同方面结合各种技术的特点进行融合,而且暂时没有一个成熟的产品系列来支持该技术的大规模应用。从应用前景看,WMN这一新兴网络不仅在无线宽带接入中有着广阔的应用空间,在其他方面如结合数据、图像采集模块可以对目标对象进行监控或数据采集,并广泛应用到环境检测、工业、交通等领域。随着其他技术的不断更新完善,WMN更好地与之相融合、互补,从而能够扬长避短,发挥出各自的优势。

(四)3G技术分析

3G于1996年提出标准,2000年完成包括上层协议在内的完整标准的制订工作。3G网络部署已具备相当的实践经验,有一成套建网的理论,包括对网络的链路预算、传播模型预算以及计算机仿真等。从商用前景看,目前,3G在部分地区已得到大规模的商业应用,比如欧洲很多国家、日本、韩国等都已经建设了3G的网络。3G技术已经进入可以实用的阶段,还有很多国家和地区正在建设或将要建设3G网络。

(五)LMDS技术分析

本地多点分布业务系统LMDS是一种提供点对多点通信的固定宽带无线接入技术,其工作频率在20GHZ以上,利用毫米波传输,可在一定的范围内提供数字双工语音、数据、因特网和视频业务,是一种非常好的宽带固定无线接入解决方案。在最优情况下,距离可达8公里;但是由于受降雨的原因,距离通常限于1.5公里。

其主要工作原理是通过扇区或基站设备将ATM骨干网基带信息调制为射频信号发射出去,在其覆盖区域内的许多用户端设备接收并将射频信号还原为ATM基带信号,在无需为每个用户专门铺设光纤或铜缆情况下,实现数据双向对称高带宽无线传输。

(六)MMDS技术分析

MMDS的主要缺点是有阻塞问题且信号质量易受天气变化的影响,可用频带亦不够宽,最多不超过200MHz。其次,MMDS对传输路径要求非常严格。由于MMDS采用的调制技术主要是相移键控PSK(包括BPSK、DQPSK、QPSK等)和正交幅度调制QAM调制技术,无法做到非视距传输,在目前复杂的城市环境下难以推广应用。另外,MMDS没有统一的国际标准,各厂家的设备存在兼容性问题。

(七)集群通信技术分析

数字集群系统具有很多优点,它的频谱利用率有很大提高,可进一步提高集群系统的用户容量;它提高了信号抗信道衰落的能力,使无线传输质量变好;由于使用了发展成熟的数字加密理论和实用技术,所以对数字系统来说,保密性也有很大改善。

数字集群移动通信系统可提供多业务服务,也就是说除数字语音信号外,还可以传输用户数字、图像信息等。由于网内传输的是统一的数字信号,因此极大地提高了集群网的服务功能。

(八)点对点微波通信技术分析

微波传输的优势主要体现在以下几个方面:第一,可以降低运营商的运营成本。与租用线路相比,微波系统的投资只要一年左右即可收回。第二,微波传输系统部署简洁快速。与传统的传输手段相比,其快速部署的优势可以更快地满足新业务发展的需要。第三,目前的微波产品对未来的发展是有保障的,对于运营商的新业务和新需求都可以给予很好的支撑。未来,微波传输系统将升级到全IP的平台之上,可以全面支持运营商未来的发展。

(九)卫星通信技术分析

利用卫星在有些人口不很密集的地区来配合陆地通信。在这些地区散布着范围较广但不密集的用户,可以利用卫星作为用户连至固定有线网的接入设施。在陆地通信网已经构成宽带多媒体通信网的环境下,利用卫星建成宽带卫星接入系统是比较好而切合实际的方案,经济又可靠。

但是卫星通信毕竟是采用卫星作为通信平台,其地面站的建设、通信信道租用费用都需要花费大量资金,而且通信资源为卫星通信公司所有,受其带宽的限制,使得大量数据的传输需要付出非常大的代价。因此,作为日常生产、生活使用是极为不经济的;而将卫星通信作为应急通信、作战通信、海外通信等则比较适合。

四、无线技术综合比较

目前无线通信领域各种技术的互补性日趋鲜明。这主要表现在不同的接入技术具有不同的覆盖范围、不同的适用区域、不同的技术特点、不同的接入速率。3G可解决广域无缝覆盖和强漫游的移动性需求,WLAN可解决中距离的较高速数据接入,而UWB可实现近距离的超高速无线接入。

首先,从标准化程度上看,本报告所涉及的技术中,仅仅WMN技术没有成熟的标准体系,LMDS、MMDS、集群通信均有多种标准,只是没有统一的国际标准,其余的技术均已经完成标准化工作,并且都进行了试验网建设和商业网建设。

从频率上看,Wi-Fi技术、WMN均使用的是开放频段,WiMax技术、3G技术等其他技术使用的是授权频段。

从覆盖范围上看,Wi-Fi技术、WMN技术属于局域网无线接入技术,仅覆盖35m~100m;WiMax技术、3G技术、LMDS技术、MMDS技术、集群通信属于城域网接入技术,覆盖范围在1km~54km不等,而卫星通信、点对点微波则属于广域网技术,通常用于通信主干组网建设。

从传输速率上看,点对点微波和卫星通信属于干线传输技术,不同的情况速率变化较大,而其余的技术均为接入技术,仅仅是3G技术接入速率最小,仅为384k,而其余技术均为几十M甚至上百M的速率。

从调制技术上看,其中WiFi技术、WiMax技术、WMN、3G技术均采用最新的调制技术OFDM,其余的技术均未采用OFDM调制技术。

从天线技术上看,仅仅3G和WiMax技术采用了MIMO技术,而其他技术均未采用MIMO技术;从传输环境上看,仅仅WiMax技术和3G技术支持非视距传输,其余技术均要求视距传输环境;从网络安全和QoS机制上看,WiMax技术和3G技术在这方面做得比较优秀、完善,其余的均存在较大的问题。

无线电论文范文3

关键词:数字广播软件无线电世界数字广播(DRM)DAB

1数字调幅广播技术的发展

1.1广播技术的发展

从20世纪二十年代开始,商业广播先后在美、苏、英、德、法、中等国开播,在此后的近百年时间,广播作为重要的传媒工具,受到各国的重视。广播无后经历了中波调幅、短波调幅、调频、调频立体声几个阶段,表1罗列了部分国家的广播发展情况。

表1世界主要国家的广播发展情况

中波短波调频调频立体声

美国192019421941/

苏联1922192919461960

英国192319381955/

法国1923193619501954

德国1923192919491958

中国1923193419741979

日本1925193519571969

1.2调幅广播的优势

尽管调幅广播的带宽只有9kHz或10kHz,音质无法与调频立体声相比,但是由于调幅广播发展时间最久,全球标准统一,在任何地方购买的收音机在全球各地都能使用,接收工具简单,而且可以方便地进行室内、外的便携接收与车、船中的移动接收。因此至今它仍然是世界上使用最广泛的广播媒体。

短波国际广播则由于在国际交往中的极端重要性与最适合对象为财力处于中下层的听众,所以各国仍继续大量投资支持短波业务。

今天,世界上有160多家国际广播电台在进行着无形的“星球大战”。美国之音(VOA)的一项研究甚至认为:未来40年没有其它媒体能以相同的优点替代。据统计,全世界现在已有3333座短波发射台,12590府中波发射台,25亿台调幅收音机,其中7亿台可收短波广播。

1.3DRM的产生

由于调制广播的竞争,音、视频数字化的发展,传媒手段的多样化和九十年代开始的全球数字化浪潮,使许多广播机构认识到,调幅广播必须数字化才能适应竞争日益激烈的传媒环境,纷纷开始了数字调幅广播的试验。

德国电信(DT)从1994年11月开始进行数字中被广播的试验。法国汤姆喀斯特(Thomcast)公司则从1995年起斥巨资进行数字调幅广播系统的开发,并从1996年6月起演示了它的天波(SKYWANE)2000系统,到1998年4月,研制中的数字调幅广播系统已至少有6个。

1994年,电联曾要求各成员国提出数字系统的建议,并建议建立一个世界性的集团以评估不同的方案,最终提出单一的建议由电联推荐各国使用,由此诞生了DRM。DRM的全称是DigitalRadioMondiale,其中Mondiale为法文,即“世界数字广播”集团(Consortium)。DRM于1998年3月在中国广州宣告成立。到2002年2月,DRM已有来自27个国家的正式会员(Fullmembers)47个,和非正式会员(Associatemembers)25个。

1.4国内外数字调幅广播技术发展情况

目前,欧洲和北美的一些国家均研制了DRM接收设备,这些接收设备更接近于专业接收设备,主要采用计算机插板方式,绝大多数的解调、解码工作均由基于DSP和计算机CPU的软件完成,它们具有便于软件更新,可以方便适应不同标准和新业务,便于在线测试,可以方便地使用各种分析工具等优点。同时具有体积大(一般需计算机,也有较小的),功耗大(普通干电池无法满足工作),不兼容原有设备等缺点。客观地讲,这些设备只能算作实验性质的设备,不具备投放市场的能力。

我国在数字广播领域与国际完全同步(DRM集团在我国成立足以说明),国内已经有了类似的产品,水平与国外产品没有明显珠差距。

图2

1.5DRM技术发展的机遇与挑战

DRM系统已基本成熟,即将进入实施阶段。但是,一项新技术能否在全球推广,技术本身的先进性与可行性虽是前提,却远非决定因素,市场条件和消费者的接受程度十分关键。历史上已经有不少成功的经验与失败的教训,DRM也把实施问题看作为严重挑战,还把影响国家或地区一级启动新技术的因素归纳为以下几点:①技术变更的步伐;②进口或出口控制;③市场成熟性;④财富或个人可支配的收入(PDI);⑤法规;⑥消费者是否是新技术的早期采用者。

为使DRM取得成功,需要处理好三个关键性因素,即广播机构/网络运行者、接收机制造商与听众之间的关系。可以列出以下的实话依赖关系表(见表2)。

表2实施依赖关系表

参与者依赖性关键推动者

广播机构/网络运行者接收机可用性听众市场频谱可用性

法规协议

发射机可用性

接收机制制造商内容可用性听众市场低知识产权费用

市场规模

广播机构签约承担义务

芯片组可用性

听众接收机可用性内容可用性信息的需要

接收机的费用

明确的独特销售点

1.6DRAM在我国发展的前景

我国是AM广播的大国,新世纪开始实话的西部创新工程还将进一步扩大AM广播的规模,提高广播覆盖率与改变边远地区空中秩序。

1998年的广州会议已注意到了中国这样的大国不容易由调频(FM)广播覆盖(注:中国的陆地面积与欧洲大致相当,比美国本土大200万平方公里,中国最小的浙江省相当于比、荷、丹三国的总和,新疆则相当于三个欧洲大国德、法、西的总和),因而数字调幅广播具有很大的市场。由于许多重要的国际广播机构一直积极参与DRM的活动,今后这些机构很可能较早地开始数字化的短波国际广播,从而使他们的国际广播效果大大改善与具有良好的抗干扰性。

我国虽然从1997年起就一直关注与跟踪数字AM广播的发展,北京广播学院还进行了计算机模拟试验。但鉴于DRM很快进入实话阶段,美国开发与评价IBOCDAB技术有较大进展,日本也参加了DRM,因此应该更加积极地创造条件,早日在我国开展相应的实验室与现场测试,积累自己的数据(中国地形复杂,横跨寒、温、热三带,电离层条件也不同),并争取有自己的知识产权,还要利用作为国际电联与亚广联成员的条件和参加各种国际会议与相关活动的机会,积极了解国际新进展,调整与确定发展我国数字声音广播的方针政策与计划日程,积极维护中国在二十一世纪数字调幅广播领域的权益。

2软件无线电技术的发展

软件无线电技术是近年来新兴的一种技术,它最早由MITRE公司的约瑟夫·米托拉(Joseph.Mitola)在1992年5月“美国远程系统会议(NationalTelesystemsConference)”上提出。该项技术一经提出就在世界上产生了重大影响,受到了各方的高度重视。

软件无线电技术的核心思想是软件无线电技术将宽带的A/D变换器尽可能的靠近射频天线,即尽可能早的将接收到的模拟信号转化为数字信号,最大程度上通过DSP软件来实现通信系统的各种功能。图1为理想软件无线电系统组成框图。

作为软件无线电技术载体的软件无线电电台是“用软件定义波段、调制方式、信号波形的电台。信号波形由数字信号采样产生,用宽带的数模转换器转换成模拟信号,可能还要由中频上变频到射频。类似地,接收机使用宽带的模数转换器获得该软件无线电电台节点所有波段的信号。接收机用通用处理器上的软件完成信号的提取,下变频和解调。”(约瑟夫·米托拉给软件无线电电台做的定义。)

理想的软件无线电电台应该拥有在全频带工作的能力,具有极大的灵活性,任何功能的改变或增加都可以通过软件升级来完成。由于实际条件的限制,比如宽带前端射频模块的性能不够理想、宽带A/D/A的工作带宽和采样速率有限、DSP的处理能力不足、总线数据受限等,导致在目前的技术条件下无线实现上述理想软件无线电系统。为了使得软件无线电技术可以应用于实践,就在理想软件无线电系统的基础上增加了若干限制条件,使得软件无线电牺牲了一些灵活性,换来了可实现性。

考虑到DRM目前的牺牲性,为了减小研发的风险,可以考虑采用软件无线电技术研制发射接收设备,在目前模拟数字混合暑期可以兼容原有的模拟设备,随着社会的发展,当DRM技术成为主流技术时通过软件升级就可以将用于兼容的资源专用作数字广播质量的提升,从而最大限度的保护用户的利益。

3基于软件无线电技术的DRM系统

3.1DRM的主要标准介绍

2001年4月4日ITU已通过DRM的标准建议书为ITU-RBS.1514,2001年9月通过欧洲标准为ETSITS101980V1.1.1。单个调幅频道码率可达24kbps,双频道可达72kbps。在ETSITS101980V1.1.1标准中,主要规定了了频道使用模式、信源泉编码方式、复用情况、信道编码与数字调制方式等内容。

具体来说DRM信号有三种频道使用模式:半个频道、一个频道和四个频道。半个频道的模式可以用作模拟和数字同播,作为模拟和数字广播的平滑过渡的方法。信源编码推荐了四种方式:MPEG-4AAC(高级音频编码),MPEGCELP(刺激线性预测编码),MPEGHVXC(谐波矢量刺激编码),SBR(频带复制编码)。复用情况比较复杂,包括信道复用、帧复用、业务复用、数字复用等。信道编码与数字调制方式包括扰码生成多项式(x9+x5+1)、TCM编码方式采用删除卷级码与QAM调制结合的方式,交织深度分为短交织(交织长度为0.4s)和长交织(交织长度为2s),数字调制方式采用OFDM和QAM调制。

3.2国外同类产品(SKYWAVE2000)的性能

SKYWAVE2000采用的基本技术情况如表3所示。

表3SKYWAVE2000采用的基本技术情况

频谱适用波段LF、MF、HF

带宽选择复用

与现有范围的兼容YES

带外发射与发射机Tx有关

单频网络支持YES

频谱掩蔽在选定的带宽内为矩形

系统特性调制/信道编码TCM+RSOFDM/QAM(8、16、64、256)

混合/同播方式YES(DSB/VSB)

音频编码MPEG-2Layer3,在电路实施中等待MPEG-4

灵活性YES

交织深度长交织6.6s

短交织0.3s

比特率Min6kbps

Max36kbps

灵活性YES

发射机峰值/平均值功率比4-8dB(与工作模式有关)

SKYWAVE2000的数字编码与调制原理框图见图2。

3.3基于软件无线电技术的DRM系统接收机

鉴于广播的特点:带宽窄,一般为9kHz~10kHz;信号动态范围大,短波波段的动态范围高达120dB以上。在软件无线电电台选用实现方案方面必须予以考虑。根据文献[2]的论述,选择了基于中频采样技术的体系结构:在A/D/A与天线之间增加一个宽带变频模块,将全频带的信号变频为一个固定的中频,通过对该中频处理实现预定的功能。图3所示为中频采样软件无线电系统的组成框图。

3.4基于软件无线电技术的DRM系统发射机

由于广播自身的特点,相比于接收机,发射机的研制更为复杂。基于软件无线电技术的DRM系统发射机由三个较为独立的子系统:数字编码与调制子系统、模拟处理子系统和发射子系统组成,其组成框图及相互关系见图4。

数字编码与调制子系统主要负责数字信号处理和幅度、相位的计算;模拟处理子系统负责将I、O的基带复信号变换到无线发射频率的调相信号或幅相信号;发射子系统实现功率放大及信号发射。

图5

3.5基于软件无线电技术的DRM系统工作原理

基于软件无线电技术的DRM系统工作原理如图5所示:

图5中,信源编码、复用、能量分集、信道编码、交织、数字基带的OFDM映射部分的功能将在数字编码与调制子系统中利用计算机的处理器、DSP处理器以及专用芯片等通过软件编程来实现。而无线射频信号的生成、稳定载波的产生等模拟处理功能将在模拟处理子系统中通过DDS、I、Q调制器等技术或专用器件实现。

数字广播领域市场广阔,具有很好的发展空间,目前世界各个主要发达国家都在此领域投入了相当的人力、物力、财力。我国在这一领域的研究水平与国际同步,更不能放弃这一优势。

无线电论文范文4

摘要:感知无线电技术是在软件无线电技术基础上发展起来的一种新的智能无线通信技术,是软件无线电技术的扩展,它使软件无线电从预先定义协议的盲目执行者转变成为无线电领域的智能。感知无线电虽具有独特的优点,但技术并不成熟,本文对感知无线电的无线传输场景分析、信道状态估计及其容量预测、功率控制和频谱管理,无线电知识描述语言等关键问题进行了探讨,希望能够对相关工作的开展提供一些参考。

一、感知无线电的概念

感知无线电技术用以实现动态频谱共享。通过检测空中信号占用频谱,通过探知无线环境中空闲频谱资源,选择可被自己利用频率进行通信。租借系统通过采用感知无线电技术,实时跟踪授权系统占用频率状况,随时使用、释放频段,在保障授权系统通信前提下,与授权系统动态共享频谱。论文百事通采用频谱检测方式获取频谱信息可使感知无线电技术能适应无线环境频谱使用状况短期变化,高效利用频谱,并且感知无线电技术不要求改造现有系统,对无线信道环境和用户需求都将具有较好适应性。

感知无线电技术动态频谱共享是自适应传输技术思想在频谱分配领域的运用。自适应传输使无线通信系统数据传输适应信道传输能力的变化,通过提高数据传输速率来改善频谱利用率。而感知无线电使无线通信系统占用的频谱适应无线环境频谱使用状况的变化,通过增加共享同一频段的系统数、用户数来提高频谱利用率。不管是自适应传输技术还是感知无线电技术,其思想的核心都是无线通信系统能自动地适应外界环境和自身需求的变化。

感知无线电思想可以推广到移动通信其它层面。从低层到高层,要求未来移动通信系统能检测系统各层参数与状态,如链路质量、网络拓扑、业务负载、甚至用户需求,并能适应这些变化。从通信端到端,在存在重叠覆盖多种无线电通信环境下,要求移动设备能够在异构网络间切换,实现包括终端、网络和业务在内的端到端重配置。这也就是所谓的认知网络(CognitiveNetwork)。

二、感知无线电关键技术分析

作为一种新的智能无线通信技术,感知无线电可以感知到周围的环境特征,采用构建方法进行学习,通过相关描述语言与通信网络智能交流,实时调整传输参数,使系统的无线规则与输入的无线电激励的变化相适应,以达到随时随地通信系统的高可靠性和频谱利用的高效性。无线规则指一系列适合无线频谱合理使用的射频带宽、空中接口、相关协议和空间时间模式的设置。感知无线电系统的重构能力很重要,该功能就是以软件无线电作为平台来实现的。重构功能是由软件无线电实现,而感知无线电的其他任务是通过信号处理和机器学习的过程实现,其感知过程开始于无线电激励的被动感应,以做出反应行为而终止,一个基本的感知周期要大致分为3个基本过程,分别是无线传输场景分析、信道状态估计及其容量预测、功率控制和频谱管理,它们的顺序执行使感知无线电系统的感知功能得以实现。

2.1感知无线电技术与动态频谱分配

未来移动通信系统满足用户需求的关键点是提高频谱利用率。移动通信的发展使带来了越来越严重的频率短缺问题。解决频率短缺大致有两类方法,一是扩大可利用的频率范围,二是提高频谱利用率。为增加可用频率,移动通信系统的频率已扩展至300GHZ。无线信道的路径损耗是随频率升高而迅速增加的,所以频率过高并不利于移动通信。因而,更加有效的方法是提高频谱利用率。

提高频谱利用率有三类途径,改进通信设备的传输技术,优化网络、提高组网能力。目前广泛采用这两种途径,但是这两种方法能够获得的频潜利用率增益将越来越少。第三种提高频谱利用率的途径是改进频谱分配方式。

目前国际上主要采用固定频谱分配方式,一个频段只分配给一个无线接入系统,不管分配的频段是否被频率牌照的所有者实际使用,其它无线接入系统不能占用该频段。为提高频谱利用率,可以将一些频段分配给了多个系统,允许它们同时占有同一个频段,甚至一些频段可以开放为不需牌照的频段,允许任意系统占用。尽管固定频谱分配方式能够改善系统干扰问题,但由于频谱的授权系统并不是在任何地区的任何时刻都使用频率,其频谱利用率很低。而简单地允许多个系统共享一个频段,虽然优于独占性的固定频谱分配方式,但由于它对频谱共享没有加以必要的控制,一个系统占用频率前并不知道该频率是否正在被其它系统使用,从而导致了两方面的问题。可见,如果仅仅是简单地允许多个系统共享频谱,而不避免系统间干扰,会制约频谱利用率的提高,并且不能保证通信质量。

为解决频谱短缺与频谱利用率低下的矛盾,可以考虑采用动态频谱分配方式。允许多个系统共享同一频段,各系统只在需要通信时才能占有频段,通信结束就释放频段,而且必须控制系统间干扰,后接入的系统不能影响其它已有系统的通信。为与现有通信系统兼容,分配频段上授权系统有使用频谱的最高优先级,只要不影响授权系统通信,租借系统与授权系统动态共享频谱。这种动态的频谱共享包含时间与空间两方面。在时间上,当授权系统不使用所分配的频率时,租借系统可以占用频率,但当授权系统重新占用频率时,租借系统必须及时地归还频率。

2.2信道状态估计及其容量预测

信道估计的结果可用来计算信道容量,用于控制发送端的信号能量,可使用香农法则计算信道容量C,但在感知无线电系统中并不直接在发送端传输C的信息,而是量化C,一定的量化率用于反馈发送端,量化比率是预先确定的,所以接收机接收的信息量要小于信道容量C。一般来说,无线系统的传输率是波动的,当其超出一定界限时,就会引起系统的不正常工作,这个界限决定了最大的传输比特率。

2.3功率控制和频谱管理

2.3.1功率控制

在感知无线电通信系统中功率控制的实现以分布方式进行,以扩大系统工作范围,提高接收机性能。控制发送端功率是感知无线电系统的关键技术之一。在多址接入的感知无线电信道环境中,主要采用协作机制方法,包括规则及协议和协作的Adhoc网络两方面内容。多用户的感知无线电系统彼此协作工作,基于先进的频谱管理功能,可以提高系统工作性能,支持更多用户接入。

2.3.2动态频谱管理

动态频谱管理也称为动态频谱分配,具有实现系统频谱高效利用的功能。在感知无线电系统中,频谱管理的算法可这样描述:基于频谱空穴和功率控制器的输出,选择一种调制方式以适应时变的无线传输环境,使系统工作在可靠传输的状态下。系统工作的可靠性可由信噪比差额(SNRgap)的大小确定。

2.4无线电知识描述语言

传统的软件无线电不能与网络进行智能交流,因为没有基于模式推理计划能力和没有相关描述语言。在以软件无线电为发展平台的感知无线电研究中,研究表示无线系统知识、计划和所需语言是关键技术,无线电知识描述语言(RKRL)应运而生,它表示了无线规则、系统配置、软件模块、网络传送、用户需求、应用环境等知识。

参考文献:

[1]何丽华,谢显中,董雪涛,周通.感知无线电中的频谱检测技术[J].通信技术,2007,(05)

[2]王军,李少谦.认知无线电:原理、技术与发展趋势[J].中兴通讯技术,2007,(03)

[3]谭学治,姜靖,孙洪剑.认知无线电的频谱感知技术研究[J].信息安全与通信保密,2007,(03).

[4]刘元,彭端,陈楚.认知无线电的关键技术和应用研究[J].通信技术,2007,(07)

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1形成网格化无线电监测系统和大站制无线电监测系统的融合

由于网格化无线电监测系统目前发展仍不完善,存在相当多的问题,在试点的基础上推动网格化无线电监测的发展。同时,注意和传统无线电监测系统的融合,为网格化无线电的发展提供可供参考的经验和教训。

2网格化无线电监测系统需要解决的主要问题和有效的应对方案

2.1无线电监测传感器选址方面的思考

地理位置和地形地势对无线电频谱资源的利用产生很大的影响,尤其是许多多山的西部城市,监测传感器的正常工作以实现低功率和高密度的要求,对整个无线电监测系统的建设产生关键的作用的是站址的选择。TDOA的精度要控制在300m以下。为了完成这一要求,首先,根据时差定位的原理,笔者推荐在成都市已经得到验证的三站TDOA定位的方法,通过信号处理技术进行时差参数估计,计算信号抵达接收站的时间差以实现目标定位,把目标设置在等边三角形的内部以实现监测精度的完美测算。然后,因为无线电信号经过多次反射之后会出现信号衰落等现象,导致数据信息准确性大打折扣,频率选择性出现偏差,因此在无线电监测传感器位置的选择上要充分考虑这一现象。最后,对于地形比较复杂的地区,需要进行布点修正来解决高山等地形带来的监控盲区问题。综上所述,监测传感器的位置选择应结合地形(充分考虑高楼等因素)按照蜂窝的形状进行设置,在城市中心的郊区进行不同疏密程度的选择。

2.2建立标准统一的频率台站数据系统问题

在传统的大站制无线电监测系统时代,由于监测网的结构方面的局限性,各站点之间的时间性和空间性联系不大,而且其数据采集机制和储存机制之间也存在方式上的差异,数据融合没有任何意义。网格化的无线电监测体系,能够有效地解决这一问题,网格化的无线电监测体系首先要解决的问题就是建立标准统一的频率站台数据系统,使监测的数据都能都统一起来便于信息的交互和分析。在网格化无线电监测系统的试点过程中,建立起一套与国家推荐标准相同的数据信息系统。

2.3统一网格化无线电监测系统的接口标准

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无线通信专网建设,首先要设置限制区和非限制区两个功能分区,其中,限制区包括CI、NI、PX/PS和TB/TC区域,其余区域属于非限制区,限制区功能设置包括四大要点:第一,手机终端应由非限制区接入限制区,具备自动关闭功能,无需人为干预;第二,手机终端可接收控制台发出的除电磁波信号的以外的其他消息,如点对点短信;第三,可接收非限制区发出的除电磁波信号的以外的其他消息;第四,在特殊情况下,可按需要对系统主机进行软件调整,实现区域变换,使限制区能够具备非限制区的全部功能。非限制区功能设置包含了限制区功能设置的要点,此外还包括四大要点:其一,系统内各移动通信终端可以实现语音通信;其二,通过标准接口,系统内手机终端可以与行政电话系统内的固定电话实现互联通信;其三,通过交换机,系统内手机终端可以与公网电话系统互联,实现语音通信;其四,还可以与计算机网络系统互联,实现点对点通信。

2基本要求

无线通信专网建设,应满足频率、宽带、覆盖、并发用户、发射功率、移动性等要求。其一,频率要求,申请并获得工信部关于无线电频率使用的核准;其二,宽带要求,基站单扇区容量要大于10Mbps,系统终端速率要大于1Mbps,至于上下行宽带分配比例可以根据实际情况进行灵活调整,郊区宽带覆盖范围应大于5km;其三,并发用户要求,单基站要能够同时支持100个以上用户的并发业务,基站最大发射功率应小于3W,手机终端最大发射功率小于150mW;其四,移动性要求,将终端的移动速度控制在80km/h以内时,系统要能够正常通信,通信设备应采用1+1冗杂备份,确保系统能够可靠运行。

3系统结构

核电厂专用无线通信系统主要由核心网服务平台、基站平台、终端业务接入平台三大部分组成,通过无线传输对CI、NI、BOP厂房及其他辅助设施区的全面覆盖,使系统具备语音通信、无线接入、短信广播、集群调度等功能,在室内采取光纤直放站、干放、耦合器加吸顶天线的方式进行覆盖,在室外采取宏基站进行覆盖。其中,核心网服务平台由集群调度平台、运行维护平台以及短信平台组成,且可接入局域网;基站平台设置要达到无缝覆盖的目标,为系统提供无线终端接入、数据安全、空中资源分配、IP业务承载等服务;终端业务接入平台有语音集群调度平台和短信业务两种解决模式,通过集群调度终端,可以扩展为多种数据业务功能。

4结论

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特别是1997年以来,上海市成立了一个三级通讯训练网络:以上海市青少年科技教育中心为指挥中心电台,在各区、县及150多个学校成立分台,从而构成了一个空中无线网络,进行空中无线教育,收到了良好的效果,得到了国家教育部门领导及体委有关领导的接见及赞扬。在各级领导的重视下广大青少年无线电爱好者经过严格的训练,在技术上得到了大幅度的提高,从1999年到2001年连续三年包揽了全国竞赛的前三名。

目前,在上海地区仍然活跃着一支青少年业余无线电活动的积极分子,特别是有一支经过培训的教师队伍在默默无闻地工作着。

时代在变化,国际上的无线电通讯活动也不断在变化,我们要根据种种变化,不断丰富活动内容,不断开创新的青少年无线电通讯的活动领域。我们以为,要在下列几方面开展一些切合实际的工作:

一、加强师资培训

无线电通讯自意大利科学家马可尼发明以来有一百年左右的历史,从过去原始的莫尔斯电码通讯发展到现今的卫星数字化通讯,电子信息技术与当今其他各个科技领域的发展速度相比是最为领先的,由于计算机技术的加入,使无线电通讯技术的发展更为迅速!所以原来的一些青少年通讯训练的老框框也必须不断修改,使之不断地去适应这种高速度的发展。

抓教师的培训就是抓住了纲,深化学习内容,改进培训方案是教师研究的新的课题,我们将它提出来,希望成为日常工作来做。

二、教材的不断更新

基于前面说的无线电通讯技术的高速发展速度,培训活动的教材也不能一成不变,最好是活页的,能够在后面不断加上去,前面过时的就要筛掉。要有一支不断写活页教材的师资队伍,另外还要加上动手培养的实验报告,包括一些实际的参考数据。

另外,无线电的设备(包括天线)也必需进行日常维护和更新,只有这样才能不断提高层次。

三、加强网络的覆盖面

上海市青少年无线电培训网络目前的情况还够不完善,应该在以下两个方面多下功夫:

1、计算机网的无线化是发展方向,应该多朝这方面研究发展,无线化,就是通过无线电的发射和接收的形式来进行数据的传输和处理,在这方面,我们曾经做过一些实验,比如计算机的无线图像通讯和BBS无线网站的设置以及无线差转电台的设置等等,规模还没有形成,要将所有的无线电兴趣小组联系起来,甚至于可以在任何学生的家里建立终点接口;

2、小型化,在小学以及某些中学的兴趣小组里用计算机接上无线口子就能与主台及分络;学生自己亲自动手装小型的收发信机,并且也能与网络联系上,让学生有所为就有所得,况且在很小的发射功率下不影响其他的电子设备,无管会也很容易批准;

四、基层的活动课在校园内开展小型规模的无线电活动课

1、可以结合英语听力的课程,安排通讯英语和日常中小学教材的有机结合,利用无线耳机进行实际训练;可以加上无线话筒进行小范围内的交流,即普及了无线电的知识同时起到了很好的学习英语听力的效果,况且,参加人数不限制,可以大大地吸引更多的学生来参加;

2、无线电动手制作要有可以变化的电子材料,要留较大的余地让学生们开发智力,在学生中发现真正的对无线电感兴趣的爱好者。

3、要在兴趣小组中设立初、中、高三个层次;

五、开发学生智力,提高学生的主观能动性

要改变过去那种老师全部包办的教学模式,应该让学生不断提出问题,尽管有时老师一时可能回答不出,但可以指导学生如何去研究,如何去找参考资料,如何去做相应的实验以及如何发扬创造精神进行高层次的培训模式;

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1.1微处理器选择S3C2440是三星公司开发一款16/32位RISC微处理器,基于ARM920T内核,ARM920T实现了MMU,AMBA总线和哈佛结构高速缓冲体系结构,这个结构具有独立的16kB指令高速缓存和16kB数据高速缓存,工作频率可以达到400MHz。芯片内部NAND控制器,通用串行接口,2个USBhost,1个USB设备,摄像头和MMC接口。S3C2440具有130个通用I/O接口以及24个外部中断,支持快速中断[3]。S3C2440体积小,功耗低,丰富的接口资源、存储方式等为实现电梯检验设备提供了低功耗和高性能的小型芯片微控制器的解决方案。

1.2GPRS硬件模块MC35i是SIEMENS(西门子)公司推出的GSM/GPRS双模模块,主要为语音传输、短消息和GPRS数据业务提供无线接口,具有很高的可靠性和易用性,适合开发一些基于GSM/GPRS的如监控、调度、车载、遥控、远程测量、定位等无线应用产品[4]。该模块集成了完整的GSM射频模块和GSM的基带处理器,基带处理器作为MC35i的核心,主要处理GSM终端内的语音、数据信号,并涵盖了蜂窝射频设备中的所有的模拟和数字功能。

1.3时钟和存储模块S3C2440只需要外部的一个12MHz到20MHz的时钟信号就可以通过内部的PLL模块产生需要的时钟信号,本文设计时采用了一个12MHz的无源晶振作为S3C2440的外部时钟。S3C2440是一个32位的嵌入式处理器,本文选用两片16位SDRAM芯片组成32位数据总线。应用bank6作为SDRAM的寻址空间,采用了nGCS6作为SDRAM的片选。S3C2440的内部有4KB左右的存储空间。同时,S3C2440集成了FLASH控制器和SD接口。依据设计,本文采用了128MB的SDRAM、1GB的NandFlash以及SD卡的外扩存储器方案。NANDFlash存储器是一种不易失且可重写的存储器,即使在系统掉电后也不会丢失信息,一般用于存放程序代码、用户数据等。S3C2440集成了8位/16位的NANDFlash控制器,支持512/1024/2048个字节的NANDFlash页面大小。NANDFlash采用非标准总线形式的地址和数据传输方式,需要专门的NANDFlash控制器来完成对其寻址和数据读写[5],具体电路连接如图4所示。

2系统软件设计

电梯检验设备系统软件主要包括GPRS模块控制程序、电梯检验设备主程序两部分。系统启动后自动运行软件程序,完成通过GPRS无线通信从数据中心下载电梯检验任务、完成检验任务、使用GPRS模块无线通信实时上传检验结果数据到数据中心。

2.1GPRS模块软件设计电梯检验设备中使用的GPRS模块为西门子公司生产的MC35i,该设备支持AT指令控制,处理器通过串口与MC35i模块进行数据传输。该模块软件主要包括模块初始化、指令和数据发送、数据接收处理,这3部分操作都通过串口与MC35i数据通信完成。串口数据发送和接收调用串口模块的通用接口函数即可实现,这部分编程不详细介绍,本文重点介绍MC35i控制编程。电梯检验设备进行GPRS无线通信,首先需要与服务器建立GPRS连接,即实现GPRS登陆。在登陆前需要使用AT指令对无线通信模块MC35i进行初始化设置,设置内容包括连接方式、服务类型、接入点名称、服务器地址及端口。初始化完成后即可开启网络服务,模块会自动登录到服务器的相应端口上,登陆完成后就可以进行数据通信了。MC35i模块初始化程序流程图如图5所示。

2.2电梯检验设备主程序设计S3C2440处理器通过RS232串口和GPRS无线模块进行通信。首先处理器通过串口向MC35i模块发送指令从数据中心下载检验任务,然后通过串口接收MC35i无线模块发送过来的数据,获取电梯检验任务并显示在显示屏上,电梯检验结束后经过数据分析处理器将检验结果通过串口发送给MC35i无线模块,最后由MC35i无线模块将检验结果发送给数据中心,电梯检验设备软件设计流程图如图6所示。

3系统运行结果

基于MC35i的电梯检验设备应用效果测试工作是对整个电梯检验管理系统运行情况的彻底检查,主要目的是测试电梯检验设备应用到检验工作的效果。测试工作制定了测试方案,对测试的范围、流程、方法及要求作出了具体的规定。测试工作包括了从检验任务受理开始,一直到检验报告生成等系统涉及的所有环节。测试工作选取了6个检验小组,12名检验人员(其中有检验师6名)分别采用传统检验管理系统和基于GPRS无线通信的检验设备对226台电梯设备进行了检验。通过测试,统计分析了检验信息输入的时间及准确性[6],检验记录及检验报告处理时间及信息的准确性等要素。具体测试结果如下:

4结束语

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关键词:软件无线电DSPDDS

软件无线电是一种无线电通信新的体系结构。在1992年5月美国电信系统会议上,JeoMitola首次提出了软件无线电概念,之后迅速引起了人们的关注,并开始对它进行广泛而深入的研究。具体地说,软件无线电是以可编程的DSP或CPU为中心,将模块化、标准化的硬件单元以总线方式连接起来,构成通用的基本硬件平台,并通过软件加载来实现各种无线通信功能的开放式的体系结构。它使得通信系统摆脱了面向设计思想,被认为是无线通信从模拟到数字、从固定到移动之后的又一次突破。

在软件无线电的研究过程中,调制解调技术是移动通信系统空中接口的重要组成部分。在不同的蜂窝半径和应用环境下,移动通信的信道呈现不同的衰落特性,根据移动信道的衰落情况,自动地改变调制方式,从而提高传输效率并保证传输性能。那么,一个通用的信号源是必不可少的。

图1多制式信号发生器硬件原理图

作者设计了一个基于DSP+DDS结构的可编程调制器的硬件平台,并在此硬件平台上实现了各种模拟调制和数字调制的通用软件算法。当改变调制制式时,无需再次下载程序,而且调制制式、比特速率、输出中频均可调。

1硬件结构

通常,信号源输出的波形多数是对周期的01序列进行调制,输出波形单一,只能作为解调输入信号的一种特例,缺少通用性。而许多专用芯片采用的调制方式也是有限的。用DSP+DDS构成的通用多制式信号发生器不仅可以实现模拟调制,而且可以实现各种数字调制。DSP利于基带信号的实时处理,可以实现高速调制,而DDS具有频率分辨率高、频率变化速度快、相位连续、易于数字控制等特点。图1给出多制式信号发生器硬件原理图。

信号发生器主要由三部分构成:控制单元、数字信号处理器(DSP)、正交数字上变频器(QuadratureDigitalUpconverter)。

DSP采用TI公司的TMS320VC5402,它独特的哈佛结构、硬件密集型方案和灵活的指令系统可以满足对信号的实时处理,它的高性能、低功耗及低价位使其得到广泛应用。

正交数字上变频器采用AD公司的AD9857。AD9807最高工作频率为200MHz,输出中频频率范围为0~80MHz。AD9807内部集成半带滤波器、CIC(ascadedIntegratorComb)滤波器、反SINC滤波器、高速的14位是一个相位连续的直接数字频率合成器DDS(DirectDigitalSynthesizer)。在该方案中,AD9857工作在正交调制模式。它的32位频率控制字使输出频率的最高精确度为:SYSCLK(系统时钟)除以232。

控制单元决定采用哪一种调制制式、比特速率及输出中频频率。

DSP读入控制单元的数据,然后经过串口向AD9857发送控制字。原始信息数据(是由DSP产生的伪随机序列)首先在DSP中进行编码、调制等处理后得到基带信号。基带处理得到正交信号的I/Q分量交替进入AD9857,经过串并变换,转换成两路并行的I/Q数据,进行内插和上变频运算,然后通过D/A变换直接输出模拟中频信号,从而将基带处理和中频调制合二为一。

AD9857对输入的数字信号进行采样和内插,降低了DSP的处理负担,使整个系统的性能达到较好的程度。

2软件算法

软件无线电具有完全的可编程性。它采用数字信号处理技术,在可编程控制的通用硬件平台上,利用软件来定主实现无线电台的各部分功能,包括对无线波段、信道调制、接入方式、数据速率的编程等。因此通过程序进行控制和操作,是软件无线电最突出的特点之一。软件算法的设计直接关系到电台软件的实现。软件无线电台对信号的处理都是实时的,因此对算法的时间及空间的复杂性都提出了很高的要求。

为节省有限的DSP运算资源,软件无线电软件算法研究中大量采用查表法来提高处理速度,通常在调制过程中使用波形存储法。编写软件算法程序时,只要某一调制方式及其对应的输出状态数目是有限的,就可以借助表法来实现。查表法避免了大量的中间运算,简单易行,唯一的缺点是占用了大量的存储空间。因此,需要建立一张通用的表格,该表格存储了经过量化的14位有符号的二进制数。表格的设计应达到查表过程简单,同时满足不同的调制方式。用这个表还可以实现正弦函数的计算,只需将当前相位移相π/2。

除了一张通用的余弦表,针对不同的调制方式还需分别建立对应的调制星座图映射表,按照调制方式分类组成一个相位表格库。对于差分相位调制,该表格为差分相位表格。当调制方式确定后,根据得到的码元,查表计算当前相位Φk。

图2以(π/4)DQPSK调制方式为例,介绍差分相位调制软件算法。数字存储区存储的是一个周期的余弦函数波形样点,设存储区的采样点数为N,表格的移动步长为d。原始调制每两个比特一组,通过表1中的调制星座图映射成差分相位ΔΦk与前一码无的相位进行模2π相加得到当前码元的绝对相位Φk,计算Φk在余弦表中的偏移地址,根据偏移地址调制信号的数据。

设f(i)=cos(id),其中0≤i<N,d=2π/N

那么,当前相位Φk(0≤Φk<2π)的偏移地址为:Φk×N/2π。

(π/4)DQPSK对应的绝对相位Φk的可能取值有:0°、45、90°、135°、180°、225°、270°、315°。如果N=144,即d=2.5,则Φk在余弦表中对应的偏移地址为:0°、18°、36°、54°、72°、90°、108°、126°。

表1调制星座图

xk0011

yk0110

Δφk-135°135°45°-45°

3调制信号波形