基于软件无线电FM和FSK通信系统的研究与设计

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传统的无线电调频通信系统功能单一,硬件依赖性强,占用体积大,可扩展性差。软件无线电技术采用通用的可编程能力强的DSP和CPU器件代替传统的专用数字电路,能够解决传统调频通信存在的一些问题。因此,研究设计基于软件无线电的FM和FSK通信系统具有工程应用意义。  课题设计采用的是在软件无线电思想下,运用参数设置灵活和可移植性强的基于模型化系统级设计方法,这种先进的面向模型的开发方法能够大大缩短产品开发周期,使在市场竞争中占有很大优势。方案验证是通过在集成了DSP,FPGA,CPU等芯片的SDR(软件无线电)硬件开发平台上进行系统设计模型的功能验证来实现的。  首先,分析了软件无线电中调频通信系统设计的基础理论,通过比较筛选出可行性方案,并设计系统方案原理图。调制解调器:采用复化积分法和 DDS(直接数字频率合成器)技术实现FM调制,运用 CORDIC(基于坐标旋转数字式计算机)算法和一阶差分相位法相结合完成FM相干解调,通过简单移位、累加和减法运算代替复杂的乘除法器,节约硬件资源;运用键控法设计BFSK调制,采用直接法实现位同步,设计产生的位同步时钟信号控制抽样判决,进行 BFSK解调。通过加入窄带噪声和AWGN(加性高斯白噪声信道)模块,比较仿真结果,验证了调频通信的抗噪声性能很强。数字上下变频器:高效滤波器的设计是上下变频器的关键技术, CIC(积分梳状滤波器)、半带滤波器和FIR滤波器的组合协助抽取和内插完成上采样和下采样功能。DDS采用基于查找表的设计方案,节约了硬件资源。载波同步在数字下变频中是重点也是难点,通过数字锁相环的方法来设计。  其次,借助Simulink/System Generator软件工具对系统进行建模,离线仿真和功能验证。将模型自动生成的代码下载到基于Xilinx-FPGA和TI-DSP芯片的SDR硬件开发平台,进行硬件协同仿真和实时仿真。在 ISE工程中进行资源评估,生成 RTL结构图。测试结果表明,实验结果和理论分析相符合,实现了语音通话演示,音质良好,达到了预期指标要求。
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