電子與信息工程畢業(yè)論文基于軟件無(wú)線電的直接擴(kuò)頻方案的實(shí)現(xiàn)

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</p><p>　　基于軟件無(wú)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(zhuān)業(yè)班級(jí) 電子與信息工程 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào)

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱(chēng) </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(zhǎng)，無(wú)線頻譜變得越來(lái)越擠，這對(duì)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(lài)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(wú)線電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。軟件無(wú)線電構(gòu)筑一個(gè)統(tǒng)一的硬件平臺(tái)，通過(guò)對(duì)電臺(tái)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(wú)線電具有很好的靈活性和經(jīng)濟(jì)性，通過(guò)軟件無(wú)線電這個(gè)通用的系統(tǒng)平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)無(wú)線電的各種功能。無(wú)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(lái)越廣泛的應(yīng)用，在軟件無(wú)線電平臺(tái)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(wú)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(wú)線電實(shí)現(xiàn)直接擴(kuò)頻的各種優(yōu)勢(shì)以及國(guó)內(nèi)外研究狀況，并設(shè)計(jì)了通過(guò)軟件無(wú)線電平臺(tái)實(shí)現(xiàn)直接擴(kuò)頻的方案。通過(guò)在軟件無(wú)線電平臺(tái)上對(duì)長(zhǎng)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(wú)線電的直接擴(kuò)頻方案。&l

5、t;/p><p>　　關(guān)鍵詞：軟件無(wú)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(guó)內(nèi)外研究狀況1</p><p>　　1.3 本論文的研究?jī)?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(lèi)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(wú)線電系統(tǒng)的組成7</p><p>　　3.1軟件無(wú)線電技術(shù)7</p><p>　　3.2軟件無(wú)線電實(shí)驗(yàn)硬件平臺(tái)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(wú)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(guò)程10</p><p>　　4.1 設(shè)計(jì)方案10</p><p>　　4.2長(zhǎng)碼產(chǎn)生設(shè)計(jì)10</p><p>　　4.2.1 長(zhǎng)碼產(chǎn)生的原理10</p><p>　　4.2.2 設(shè)計(jì)過(guò)程11</p><p>　　4.2.3 結(jié)果觀察11</

12、p><p>　　4.3 長(zhǎng)碼擴(kuò)頻設(shè)計(jì)11</p><p>　　4.3.1 長(zhǎng)碼擴(kuò)頻的基本原理11</p><p>　　4.3.2 設(shè)計(jì)過(guò)程12</p><p>　　4.3.3 結(jié)果觀察12</p><p>　　4.4 長(zhǎng)碼解擴(kuò)設(shè)計(jì)13</p><p>　　4.4.1 長(zhǎng)碼解擴(kuò)的基本原理1

13、3</p><p>　　4.4.2 設(shè)計(jì)過(guò)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(zhǎng)碼產(chǎn)生程序18</p><p>　　附錄2：長(zhǎng)碼擴(kuò)頻程序27</p><p>　　附錄3：長(zhǎng)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(wú)線通信系統(tǒng)越來(lái)越多的功能依靠軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。軟件無(wú)線電提出了一種嶄新的設(shè)計(jì)、制造和使用無(wú)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(lài)硬件的傳統(tǒng)無(wú)線電設(shè)計(jì)思路，通過(guò)一種模塊化的通用硬件平臺(tái)，把系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)從長(zhǎng)期依賴(lài)于固定電路的方式中解放出來(lái)，利用軟件可編程、易修改和成本低的優(yōu)勢(shì)，把無(wú)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(wú)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(shì)，目前在無(wú)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(wú)線電在無(wú)線通信中的應(yīng)用，使得基于軟件無(wú)線電的直接擴(kuò)頻技術(shù)越來(lái)越受到重視，成為研究的熱點(diǎn)。</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況</p><p>　　美國(guó)是第一個(gè)建立實(shí)用軟件無(wú)線電系統(tǒng)的國(guó)家。美國(guó)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(wú)線電的可行性和優(yōu)越性，而且成為軟件無(wú)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(guó)外對(duì)于軟件無(wú)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(guó)軍方的“SPEAKeasy”和麻省理工學(xué)院的“Spectrum Ware”系統(tǒng)外，陸續(xù)見(jiàn)諸文獻(xiàn)的還有美國(guó)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(guó)外對(duì)軟件無(wú)線電的研究

18、起步較早，另一方面與所在國(guó)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?cè)陧?xiàng)目中對(duì)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(kāi)發(fā)和維護(hù)、互通性等各種優(yōu)點(diǎn)，軟件無(wú)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(lái)，軟件無(wú)線電在軍事通信中得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　軟件無(wú)線電在移動(dòng)通信系統(tǒng)中

19、，特別是在3G和B3G新一代移動(dòng)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(wú)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(wú)線電技術(shù)應(yīng)用在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中的。</p><p>　　在國(guó)內(nèi)，研究軟件無(wú)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(wú)線電項(xiàng)目。不過(guò)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(lái)并通過(guò)文獻(xiàn)報(bào)道的軟件無(wú)線電實(shí)用系統(tǒng)的為數(shù)不多，因此國(guó)內(nèi)研究最多的是實(shí)現(xiàn)軟件無(wú)線電系統(tǒng)的方案。在我國(guó)提出的TD-SCDMA無(wú)線傳輸3G國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中，采用了軟件無(wú)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(guó)際上移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展方向。當(dāng)前，軟件無(wú)線電已經(jīng)被公認(rèn)為是新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的支撐技術(shù)之一，正在無(wú)線通信領(lǐng)域得到廣泛的研究和開(kāi)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(zhǎng)的過(guò)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(guó)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(duì)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(cè)、衛(wèi)星偵查、導(dǎo)彈制導(dǎo)等方面。</p><p>　　1.3 本論文的研究?jī)?nèi)容</p><p>　　本文主要論述了基于軟件無(wú)線電實(shí)現(xiàn)直接擴(kuò)頻的方案。首先從軟件無(wú)線電及直接擴(kuò)頻的基本概念出發(fā)，闡述了軟件無(wú)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(wú)線電平臺(tái)的結(jié)構(gòu)，用軟件無(wú)線電實(shí)現(xiàn)直接擴(kuò)頻的方式及優(yōu)點(diǎn)，并在軟件無(wú)線電實(shí)

23、驗(yàn)平臺(tái)上 ，利用軟件CCS通過(guò)C編程實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)碼產(chǎn)生、冗余校驗(yàn)，并對(duì)長(zhǎng)碼進(jìn)行直接擴(kuò)頻和解擴(kuò)頻并仿真。通過(guò)對(duì)長(zhǎng)碼的擴(kuò)頻和解擴(kuò)，實(shí)現(xiàn)基于軟件無(wú)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(zhēng)中發(fā)展起來(lái)的。近年來(lái)，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(hù)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(lái)越受到廣大客戶(hù)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(méi)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(hào)用特征碼進(jìn)行擴(kuò)展，擴(kuò)展后的符號(hào)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(hào)。[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(guò)信息調(diào)制后形成了數(shù)字信號(hào)，之后用擴(kuò)頻碼發(fā)生器產(chǎn)生出的擴(kuò)頻碼序列來(lái)調(diào)制數(shù)字信號(hào)，從而展寬信號(hào)的頻譜。經(jīng)過(guò)展寬的信號(hào)再對(duì)載頻進(jìn)行調(diào)制（如ＰＳＫ、ＱＰＳＫ等），通過(guò)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(hào)，經(jīng)過(guò)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(hào)經(jīng)過(guò)天線發(fā)射出去之前，在發(fā)射鏈路的某處簡(jiǎn)單地引入相應(yīng)的擴(kuò)頻碼，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)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(chēng)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(hào)參量決定的體積表示出來(lái)。[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>　　（3）移動(dòng)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(lái)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(guò)增加頻帶F可降低接收端接收到的信噪門(mén)限值lg(1+S/N)。所以擴(kuò)頻通信的基本原理可以簡(jiǎn)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(lèi)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>　?。?）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(hào)的頻譜。而在接收端，用相同的擴(kuò)頻碼序列對(duì)信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)，將展寬后的擴(kuò)頻信號(hào)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(shuō)，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(chēng)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(hào)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(hào)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(hào)時(shí)采用了窄得很多的時(shí)片，相對(duì)來(lái)說(shuō)，也就展寬了信號(hào)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(lái)，構(gòu)成各種混合方式。例如FH/DS、DS/TH、DS/FH/TH等等。一般來(lái)說(shuō)，采用混合方式在技術(shù)上要復(fù)雜一些，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也更困難。但不同方式結(jié)合起來(lái)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(hù)。因此，對(duì)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(wèn)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(dòng)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(dòng)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(duì)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(lái)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(duì)抗手段之一。雖然數(shù)字化、軟件化程度還沒(méi)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(dòng)了每次技術(shù)上的革新。軍事通信對(duì)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(lái)的4G系統(tǒng)，即第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展，將會(huì)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(duì)接收到的直接擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行相關(guān)的解擴(kuò)處理，將傳輸

36、信息恢復(fù)出來(lái)，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(jiàn)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(wú)線電干擾信號(hào)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(guò)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(hào)的帶寬展寬為干擾信號(hào)加上PN碼的帶寬，從而導(dǎo)致干擾信

37、號(hào)功率譜密度的降低，經(jīng)過(guò)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(hào)被卷積（擴(kuò)頻）后相對(duì)較寬，被窄帶濾波器濾波，因此只有一小部分干擾信號(hào)的能量進(jìn)入接收機(jī)形成干擾；而有用的信號(hào)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(hào)，通過(guò)窄帶濾波器時(shí)，有用信號(hào)的能量沒(méi)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(hào)頻譜。在接收端，一般采用相關(guān)檢測(cè)或匹配濾波的方法來(lái)解擴(kuò)。若想檢測(cè)出所需要的有用

38、信號(hào)，有效的方法是在本地產(chǎn)生一個(gè)相同的信號(hào)，然后用它與接收到的信號(hào)對(duì)比，求其相似性。換句話說(shuō)，就是用本地產(chǎn)生的相同的信號(hào)與接收到的信號(hào)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(hào)。[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(hào)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>　?。?）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(duì)信息比特流進(jìn)行擴(kuò)展頻譜，就相當(dāng)于對(duì)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(hào)無(wú)法被破譯。</p>

40、<p>　?。?）直擴(kuò)信號(hào)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?duì)其他通信系統(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(hào)還可以實(shí)現(xiàn)測(cè)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(hào)發(fā)送時(shí)刻和返回時(shí)刻的時(shí)間差測(cè)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(shì)。</p><p>　　（5）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(duì)其中的干擾信號(hào)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(hào)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(guò)相關(guān)接收來(lái)識(shí)別來(lái)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(hào)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(hào)的存在，亦即可進(jìn)行隱蔽通信，對(duì)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(jiǎn)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(cè)距定時(shí)系統(tǒng)，當(dāng)采用一個(gè)較長(zhǎng)周期的PN碼序列作為發(fā)射信號(hào)，用它的目的地反射回來(lái)或轉(zhuǎn)發(fā)回來(lái)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(huì)越來(lái)越受到重視。它不僅用于CDMA蜂窩移動(dòng)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(wú)線電系統(tǒng)的組成</p><p>　　3.1軟件無(wú)線電技術(shù)</p&

45、gt;<p>　　20世紀(jì)90年代初，美國(guó)MITRE公司的首席科學(xué)家J.Mitola首先提出軟件無(wú)線電概念。軟件無(wú)線電最初指一種寬頻段多模式的無(wú)線電臺(tái)，利用加載在一定硬件上的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的無(wú)線通信功能?，F(xiàn)在，軟件無(wú)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(lái)構(gòu)成通用平臺(tái)，通過(guò)在這種平臺(tái)上加載模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)各種無(wú)線通信功能的一種開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)及技術(shù)。[8]</p>&l

46、t;p>　　軟件無(wú)線電是一種用軟件實(shí)現(xiàn)物理層連接的無(wú)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(wú)線波段、信道的接入方式及調(diào)制、數(shù)據(jù)速率等等，通過(guò)軟件即可提供操作、控制、管理以及維護(hù)功能。軟件無(wú)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(wú)線電功能。[14]在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺(tái)上，通過(guò)對(duì)軟件的編程，實(shí)現(xiàn)一種具有多通路、多層次和多模式無(wú)線通信功能的開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)，方便硬件模塊的更

47、換和軟件升級(jí)。軟件無(wú)線電技術(shù)的應(yīng)用，可使一個(gè)移動(dòng)終端在不同系統(tǒng)和平臺(tái)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(lái)無(wú)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(dòng)的變革；而第三次是從硬件到軟件、從專(zhuān)用到通用的變革，這就是指軟件無(wú)線電技術(shù)革命。[16]</p><p>　　當(dāng)無(wú)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(lái)確定和完成，工作參數(shù)具有可編程特性（包括可編程的無(wú)線頻段、信道接入方式、信號(hào)調(diào)制解調(diào)類(lèi)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(wú)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(chēng)為軟件無(wú)線電系統(tǒng)。因此，軟件無(wú)線電是與原來(lái)單純由硬件電路構(gòu)成的無(wú)線通信系統(tǒng)完全不同，也與用軟件方式控制的數(shù)字無(wú)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(wú)線電的應(yīng)

49、用有著很多優(yōu)勢(shì)。軟件無(wú)線電具有靈活性，可通過(guò)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(kāi)發(fā)提供一個(gè)新概念和通用無(wú)線通信平臺(tái)，只需通過(guò)改變軟件模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的調(diào)制方式，而不需要改動(dòng)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，大大降低了開(kāi)發(fā)成本和周期；同時(shí)為設(shè)備制造商和運(yùn)營(yíng)商降低投資風(fēng)險(xiǎn)，提高效益；在軟件無(wú)線電中，諸如編碼、調(diào)制及信道帶寬等，都可進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)整，用來(lái)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(hù)需求的變化。[17]軟件無(wú)線電還具有較強(qiáng)的開(kāi)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(jí)。[9]</p><p>　　3.2軟件無(wú)線電實(shí)驗(yàn)硬件平臺(tái)</p><p>　　3.2.1實(shí)驗(yàn)箱的結(jié)構(gòu)</p><p>　　軟件無(wú)線電實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的組成包括兩個(gè)2.4GHz本振信

51、號(hào)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(guò)CPU控制系統(tǒng)，產(chǎn)生的信號(hào)通過(guò)發(fā)射機(jī)發(fā)送，接收機(jī)的接受來(lái)實(shí)現(xiàn)基于軟件無(wú)線電的無(wú)線通信，通過(guò)仿真器實(shí)現(xiàn)軟件無(wú)線電平臺(tái)與計(jì)算機(jī)的連接，同時(shí)通過(guò)CCS軟件在計(jì)算機(jī)上顯示出信號(hào)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(wú)線電平臺(tái)的DSP-JTAG通過(guò)JTAG接口相連接。計(jì)算機(jī)、仿真器及軟件無(wú)線電平臺(tái)連接后，系統(tǒng)的框架就完成了。接通電源，通過(guò)CCS軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)發(fā)射和接收的結(jié)果觀察。軟件無(wú)線電系統(tǒng)連接如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1軟件無(wú)線電系統(tǒng)連接</p><p>　　3.3基于軟件無(wú)線電實(shí)現(xiàn)直接擴(kuò)頻的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　軟件無(wú)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(tái)上，通過(guò)軟硬件的可重構(gòu)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)多頻段、多模式之間的切換，完成無(wú)線通信系統(tǒng)的各種功能。這種以一個(gè)物理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)無(wú)線通信功能的系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的以硬件為主構(gòu)成的無(wú)線通信系統(tǒng)相比，不僅降低了產(chǎn)品的開(kāi)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(kāi)放式總線結(jié)構(gòu)，以利于硬件模塊的不斷升級(jí)和擴(kuò)展。[3]</p><p>　　擴(kuò)頻通信通過(guò)偽隨機(jī)序列碼來(lái)擴(kuò)展基帶信號(hào)的頻譜，形成帶寬較大的低功率譜密

54、度信號(hào)。將軟件無(wú)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(duì)信號(hào)的解擴(kuò)頻及信息解調(diào)。[5]</p><p>　　基于軟件無(wú)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(wú)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(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。[18]</p><p>　?。?）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開(kāi)放，新技術(shù)易于應(yīng)用。傳統(tǒng)無(wú)線通信系統(tǒng)只針對(duì)單一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)

55、，從標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)穩(wěn)定到研究和開(kāi)發(fā)專(zhuān)用芯片，再到產(chǎn)品設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，不僅開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，開(kāi)發(fā)成本高，而且新技術(shù)無(wú)法及時(shí)得到采納。而軟件無(wú)線電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開(kāi)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(wú)線通信系統(tǒng)的形成思路。軟件無(wú)線電更易于采用新的信號(hào)處理手段和算法，不僅提高了系統(tǒng)對(duì)于不同模式信號(hào)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(jí)方便。軟件無(wú)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(jí)方便。在其結(jié)構(gòu)開(kāi)放的前提下，這種模塊復(fù)用的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)得很突出，使得系統(tǒng)本身的升級(jí)很容易實(shí)現(xiàn)。軟件無(wú)線電系統(tǒng)的物理和電氣接口技術(shù)指標(biāo)符合開(kāi)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(zhǎng)的使用壽命。同時(shí)，軟件無(wú)線電系統(tǒng)采用軟件定義其無(wú)線通信功能，由軟件生存期決定無(wú)線通信系統(tǒng)的生存期?；谕ㄓ玫挠布脚_(tái)，利用軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)新業(yè)務(wù)

57、和使用新技術(shù)，可以降低開(kāi)發(fā)成本和縮短開(kāi)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>　?。?）控制和處理軟件化，系統(tǒng)生命周期長(zhǎng)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，傳統(tǒng)無(wú)線通信產(chǎn)品的生命周期越來(lái)越短，使得針對(duì)單一產(chǎn)品的投資風(fēng)險(xiǎn)越來(lái)越大。而軟件無(wú)線電系統(tǒng)的工作模式可由軟件編程改變。也就是說(shuō)，軟件無(wú)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(hào)，可通過(guò)軟件工具來(lái)擴(kuò)展業(yè)務(wù)、分析無(wú)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(cè)試。因此，基于軟件無(wú)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(zhǎng)，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(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，建設(shè)現(xiàn)有的無(wú)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(hù)不斷增長(zhǎng)的需求，需要不斷增加或改造設(shè)備，將無(wú)線通信網(wǎng)擴(kuò)容。面對(duì)無(wú)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(duì)，運(yùn)營(yíng)商的處境極為不利。軟件無(wú)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(yíng)商走出這種不利處境。對(duì)于不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它可以通過(guò)不同協(xié)議棧提供支持，對(duì)于新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可以通過(guò)軟件下載動(dòng)態(tài)更新。同時(shí)，它可以為用戶(hù)提供通用的終端設(shè)備平臺(tái)，不僅能支持多種常用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而且能通過(guò)空中加載達(dá)到終端設(shè)備升級(jí)的目的。[7]</p><p>　　可以看出，基于軟件無(wú)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(shì)，具有廣闊的發(fā)展前景。</p><p>　　第4章 設(shè)計(jì)原理及過(guò)程</p><p>　　4.1 設(shè)計(jì)方案 </p><p>　　此次設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)長(zhǎng)碼進(jìn)行直接擴(kuò)頻并解擴(kuò)頻來(lái)實(shí)現(xiàn)。長(zhǎng)碼是一個(gè)固定的值，用來(lái)區(qū)分不同的信道。首先將長(zhǎng)碼掩碼輸入長(zhǎng)碼發(fā)生器實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)碼的產(chǎn)生，再通過(guò)對(duì)產(chǎn)生的長(zhǎng)碼與Walsh碼相異或，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)碼的直接擴(kuò)頻，最后將碼片進(jìn)行解擴(kuò)頻。通過(guò)軟件進(jìn)行

61、長(zhǎng)碼直接擴(kuò)頻和解擴(kuò)，實(shí)現(xiàn)基于軟件無(wú)線電的直接擴(kuò)頻方案。[4]</p><p><b>　　4.2長(zhǎng)碼產(chǎn)生設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.2.1 長(zhǎng)碼產(chǎn)生的原理</p><p>　　長(zhǎng)碼提供了有限的保密性。長(zhǎng)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(shí)移動(dòng)臺(tái)。其特點(diǎn)是使

62、用長(zhǎng)碼掩碼來(lái)形成公用長(zhǎng)碼或私有長(zhǎng)碼。長(zhǎng)碼還可以用在相同CDMA信道上區(qū)分多重接入信道。</p><p>　　對(duì)所有42為掩碼和LFSR42級(jí)輸出的“與”結(jié)果進(jìn)行“異或”操作可以得到長(zhǎng)碼的PN碼片，其速率為1.2288Mc/s。長(zhǎng)碼掩碼包括42位二進(jìn)制序列，它是長(zhǎng)碼的唯一標(biāo)識(shí)。長(zhǎng)碼掩碼根據(jù)移動(dòng)臺(tái)傳輸?shù)男诺李?lèi)型的不同而不同。</p><p>　　長(zhǎng)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(zhǎng)碼發(fā)生器</b></p><p>　　長(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)2取模，這樣就得到第一位長(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)2取模，這樣又得到一位長(zhǎng)碼。由此可知，得到的長(zhǎng)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(guò)程 </p><p>　　將軟件無(wú)線電平臺(tái)與電腦連接、上電復(fù)位、運(yùn)行CCS軟件。加載長(zhǎng)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(guò)程中，可以通過(guò)改變數(shù)字信源的設(shè)置來(lái)改變實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，通過(guò)圖形窗觀察信號(hào)的輸出情況，觀察得到的長(zhǎng)PN碼片。</p><p>　　此次設(shè)計(jì)中，通過(guò)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(zhǎng)PN碼片循環(huán)輸出。長(zhǎng)碼掩碼設(shè)置為：100111001101110010110001011001000111100011，LFSR的初始內(nèi)容為100000000000000000000000000000000000000000，得到的長(zhǎng)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(zhǎng)碼過(guò)長(zhǎng)，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(zhǎng)碼產(chǎn)生波形圖</p><p>　　由于產(chǎn)生了3000位的長(zhǎng)PN碼片，所以在觀察上會(huì)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(shì)。</p><p>　　4.3 長(zhǎng)碼擴(kuò)頻設(shè)計(jì)</p><p>　　4.3.1 長(zhǎng)碼擴(kuò)頻的

69、基本原理</p><p>　　在得到長(zhǎng)ＰＮ碼片之后就可以進(jìn)行長(zhǎng)碼直接序列擴(kuò)展。主要過(guò)程就是64階正交調(diào)制器輸出的Walsh碼片和長(zhǎng)碼發(fā)生器產(chǎn)生的長(zhǎng)PN碼片的“異或”運(yùn)算。如圖4.3：</p><p>　　圖4.3長(zhǎng)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(zhǎng)碼輸出（L.C）的“異或”運(yùn)算，將長(zhǎng)碼序列劃分成4位等長(zhǎng)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(guò)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(zhǎng)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(guò)程中，通過(guò)CCS提供的圖形窗觀察輸出的信號(hào)。</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(zhǎng)PN碼與Walsh碼按照長(zhǎng)碼擴(kuò)頻基本原理相異或。由于產(chǎn)生的長(zhǎng)PN碼片的數(shù)目過(guò)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(guò)程中，先讓前24位Walsh碼片與96位長(zhǎng)PN碼進(jìn)行異或操作，然后循環(huán)使用長(zhǎng)PN碼片與接下來(lái)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(zhǎng)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(zhǎng)碼產(chǎn)生的結(jié)果相似，由于產(chǎn)生的信號(hào)速率快，所以在觀察上會(huì)無(wú)可避免的帶來(lái)一些難度。</p><p>　　4.4 長(zhǎng)碼解擴(kuò)設(shè)計(jì)</p><p>　　4.4.1 長(zhǎng)碼解擴(kuò)的基本原理</p><p>　　在長(zhǎng)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(zhǎng)碼發(fā)生器產(chǎn)生的長(zhǎng)PN碼進(jìn)行異或，從而產(chǎn)生了長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)PN碼=DDS流</p><p>　　那么：DDS流異或長(zhǎng)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(zhǎng)碼解擴(kuò)原理圖</p><p>　　4.4.2 設(shè)計(jì)過(guò)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(zhǎng)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(guò)程中，可以通過(guò)改變數(shù)字信源的設(shè)置來(lái)改變實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得到自己需要的結(jié)果，通過(guò)CCS提供的圖形窗觀察輸出信號(hào)。</p><p><b>　　4.4.3結(jié)果

79、觀察</b></p><p>　　將擴(kuò)頻后的信號(hào)與長(zhǎng)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(zhǎng)碼解擴(kuò)的波形見(jiàn)圖4.6。</p><p>　　圖4.6長(zhǎng)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(guò)軟件無(wú)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(guò)對(duì)軟件無(wú)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(wú)線電和直接擴(kuò)頻的相關(guān)技術(shù)，對(duì)其發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展前景作了簡(jiǎn)單闡述。并通過(guò)系統(tǒng)仿真，完成基于軟件無(wú)線電的直接擴(kuò)頻方案的實(shí)現(xiàn)?？梢钥吹剑褂密浖o(wú)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(guò)改變軟件模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的功能。此外，軟件無(wú)線電的應(yīng)用還大大降低了開(kāi)發(fā)成本，系統(tǒng)有很高的復(fù)用性，降低了投資和開(kāi)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)

82、，證明將軟件無(wú)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(wú)線電實(shí)現(xiàn)直接擴(kuò)頻的意義所在。</p><p>　　通過(guò)此次設(shè)計(jì)，我對(duì)軟件無(wú)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(wú)線電平臺(tái)以及CCＳ軟件，使自己對(duì)該領(lǐng)域有了更多的興趣和更深的理解 。隨著基于軟件無(wú)線電的無(wú)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(lái)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(guó)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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)線電的中頻直擴(kuò)信號(hào)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(guó)青年通信學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上冊(cè)）,2007 </p><p>　　[8]劉勇.軟件無(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)線電實(shí)現(xiàn)[J].電子工程師，2003,第05期</p><p>　　[15]軟件無(wú)線電技術(shù)探討.百度文庫(kù)，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(wú)線電的歷史和發(fā)展趨勢(shì)

89、.百度文庫(kù)，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(zhǎng)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(guò)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(zhǎng)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_