软件无线电
软件无线电的灵活体系结构实现
软件无线电的灵活体系结构实现一、软件无线电技术概述软件无线电（Software Defined Radio, SDR）是一种无线电通信系统，其主要功能是通过软件来实现，而不是传统的硬件电路。
这种技术允许无线电设备通过软件更新来支持不同的通信标准和协议，从而提高了设备的灵活性和可扩展性。
软件无线电技术的发展，不仅能够推动通信行业的进步，还将对整个社会经济产生深远的影响。
1.1 软件无线电技术的核心特性软件无线电技术的核心特性主要包括以下几个方面：- 灵活性：软件无线电能够通过软件更新来适应不同的通信标准和协议，提供高度的灵活性。
- 可扩展性：随着通信技术的发展，软件无线电可以通过软件升级来支持新的功能和性能。
- 成本效益：由于硬件部分的通用性，软件无线电减少了专用硬件的需求，从而降低了成本。
- 快速部署：软件无线电可以快速部署新的通信服务，满足市场对快速变化的需求。
1.2 软件无线电技术的应用场景软件无线电技术的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 事通信：软件无线电能够快速适应不同的通信环境，满足事通信的多样化需求。
- 公共安全：软件无线电可以支持多种通信协议，为公共安全提供可靠的通信保障。
- 商业通信：软件无线电的灵活性和可扩展性使其成为商业通信的理想选择。
- 个人移动设备：软件无线电技术可以集成到智能手机等个人移动设备中，提供更丰富的通信服务。
二、软件无线电体系结构的实现软件无线电体系结构的实现是确保其功能和性能的关键。
一个有效的体系结构应该能够支持软件无线电的核心特性，包括灵活性、可扩展性等。
2.1 软件无线电体系结构的组成软件无线电体系结构主要由以下几个部分组成：- 硬件平台：硬件平台是软件无线电的基础，包括通用处理器、数字信号处理器、射频前端等。
- 操作系统：操作系统负责管理硬件资源，提供必要的服务和接口，以支持上层软件的运行。
- 中间件：中间件是连接硬件和应用软件的桥梁，提供信号处理、协议处理等通用功能。
软件无线电的原理与应用pdf
软件无线电的原理与应用1. 简介软件无线电（Software-Defined Radio，简称SDR）是一种通过软件控制而不是硬件电路来实现无线电通信的技术。
通过使用软件无线电技术，可以实现对无线电信号的灵活处理和调整，极大地提升了无线通信系统的灵活性和适应性。
2. 软件无线电原理软件无线电的原理是基于数字信号处理的技术，通过将无线电信号转换为数字信号进行处理。
具体步骤如下：2.1 信号采集软件无线电使用无线电频率下的天线将无线电信号转换为电信号，并通过模拟到数字转换器（ADC）将其转换为数字信号。
2.2 数字信号处理经过信号采集后，信号被传输到数字信号处理单元。
在数字信号处理单元中，信号进行解调、滤波、调制等操作，以提取出所需的信息内容。
2.3 软件控制软件无线电技术的核心是通过软件控制对信号进行处理。
软件控制可以灵活地调整无线电通信系统的参数和功能，以适应不同的应用需求。
3. 软件无线电的应用3.1 无线电通信软件无线电技术广泛应用于无线电通信领域。
与传统的硬件无线电相比，软件无线电可以实现更灵活的通信方式和更高的通信效率。
软件无线电还可以应用于频谱监测、频率跳变通信等特殊通信场景。
3.2 网络安全软件无线电技术在网络安全领域也有重要应用。
通过使用软件无线电，可以实现对无线通信的安全监测和加密处理，有效防止无线通信受到黑客攻击和信息窃取。
3.3 物联网软件无线电技术在物联网领域具有广泛应用前景。
通过软件无线电，可以实现对物联网设备的远程监控和管理，提升物联网系统的可靠性和灵活性。
3.4 天文学软件无线电技术在天文学研究中也有重要应用。
通过软件无线电，可以接收和处理来自宇宙的微弱无线电信号，帮助科学家研究宇宙起源、星系演化等重要问题。
4. 软件无线电的优势4.1 灵活性软件无线电技术可以通过改变软件的配置和参数来实现不同的无线电通信功能，极大地提高了系统的灵活性和适应性。
4.2 可升级性通过软件控制，软件无线电系统可以进行远程升级和更新，无需更换硬件部件，提高了系统的可升级性和维护性。
软件无线电
软件无线电软件无线电技术是指利用计算机软件技术实现无线电设备的控制、信号处理和通讯操作。
它的出现对无线电通讯技术的发展起到了重大的推动作用，使得无线电通讯技术向着数字化、智能化、高效化的方向不断发展。
软件无线电技术的起源可以追溯到20世纪80年代，当时计算机技术的发展以及数字信号处理技术的进步为软件无线电技术的兴起提供了技术基础。
1983年，美国开发了第一套软件无线电系统——软件电台（Software Radio），该系统通过DSP芯片实现了数字信号的采集、处理和发送。
这套系统的出现标志着软件无线电技术进入了实用化阶段。
软件无线电技术的主要特点是可编程性、可重构性和灵活性。
这些特点使得软件无线电可以符合不同的使用场景和应用需求。
比如，可以根据不同的频段、不同的调制方式以及不同的传输速率进行定制，实现智能化控制和自适应调整。
软件无线电技术的应用领域非常广泛，其中最主要的包括：航空航天、国防军事、广播电视、移动通信等。
在航空航天领域，软件无线电技术可以用于卫星通信、飞行控制、导航等方面，提高了通信的可靠性和精度；在国防军事领域，软件无线电技术可以用于军事通信、雷达和电子战等方面，提高了作战效率和战场指挥的精度；在广播电视领域，软件无线电技术可以用于数字电视、数字音频广播等方面，提高了广播电视的质量和体验；在移动通信领域，软件无线电技术可以用于3G、4G、5G等无线通信标准，提高了通信速率和网络容量。
软件无线电技术的发展趋势主要是数字化、网络化和智能化。
数字化是指数字信号处理技术的不断发展，使得传输速率和信道利用率不断提高；网络化是指软件无线电技术不断向网络化方向发展，构建起基于IP网络的无线电通信系统；智能化是指软件无线电技术逐步引入人工智能和机器学习技术，实现了更智能的调制方式、自适应调整和故障预测等功能。
当然，在软件无线电技术发展的过程中也会遇到很多挑战，如信号干扰、频谱管理问题、网络安全和隐私问题等。
浅析软件无线电的体系结构及应用
浅析软件无线电的体系结构及应用软件无线电（Software Defined Radio, SDR）是一种基于软件和数字信号处理技术的无线电通信系统。
它将传统无线电信号处理中的大部分功能都实现在软件中，如调制解调、信号处理和频谱分析等，从而实现了无线电通信的灵活性和可编程性。
软件无线电的体系结构和应用正在逐渐成为无线通信领域的研究热点，本文将从体系结构和应用两个方面对软件无线电进行浅析。
软件无线电的体系结构软件无线电的体系结构主要包括射频前端、中频/基带处理、数字信号处理和软件控制等几个部分。
首先是射频前端，它主要包括天线、滤波器、放大器和混频器等组件。
射频前端的作用是接收天线传来的无线电信号，并将其放大、滤波、混频等处理，以便后续的数字信号处理。
其次是中频/基带处理部分，它包括解调、滤波、调制等模块。
在这一部分中，无线电信号将会被转换成中频信号或者基带信号，并进行相应的信号处理。
然后是数字信号处理，它是软件无线电的核心部分。
在这一部分中，用来处理无线电信号的基带信号将会被数字化，并且在数字域中进一步处理。
最后是软件控制，它主要由软件实现。
在软件控制部分，用户可以通过软件对无线电的参数进行配置和控制，也可以实现信号处理算法的实现。
通过软件控制，实现了软件无线电的可编程性和灵活性。
软件无线电的应用软件无线电的应用非常广泛，不仅可以在军事通信、民用通信等传统无线电领域得到应用，还可以在无线传感网络、智能电网、车联网、物联网等新兴领域得到广泛应用。
在军事通信领域，软件无线电可以应用于军事雷达、军事通信等方面。
由于软件无线电具有灵活性和可编程性，可以根据需要对其功能进行快速定制和修改。
软件无线电在军事通信领域可以更好地适应各种复杂的通信环境和任务需求，使得军事通信系统更加安全可靠。
在民用通信领域，软件无线电可以应用于调频广播、数字电视、蜂窝通信、卫星通信等方面。
软件无线电的灵活配置和易更新特性，可以为民用通信网络的建设和更新提供更多可能性。
软件无线电方案
软件无线电方案引言软件无线电（Software-defined radio，简称SDR）是一种利用软件控制实现的无线电通信技术。
相对于传统的硬件无线电，SDR具有灵活性高、适应性强、可扩展性好等优势，因此在通信领域中得到了广泛的应用。
本文将介绍软件无线电的背景和原理，并探讨几种常见的软件无线电方案。
软件无线电的背景和原理软件无线电的定义软件无线电，简称SDR，是一种利用软件控制硬件无线电系统的通信技术。
与传统的硬件无线电相比，SDR通过将传统硬件中的信号处理和调制解调等功能转移到软件中实现，从而实现了无线电系统的灵活性和可扩展性。
软件无线电的原理软件无线电的原理基于软件定义的射频（RF）前端和数字信号处理（DSP）技术。
具体来说，软件无线电的原理可分为以下几个步骤：1.RF前端信号采集：利用射频前端设备，如天线、滤波器和放大器等，将无线电信号转换为电信号。
2.模数转换（ADC）：将模拟信号转换为数字信号，以便后续的数字信号处理。
3.数字信号处理：通过使用DSP技术对数字信号进行处理，包括滤波、解调、解码、编码等。
4.数字信号生成：将数字信号转换为模拟信号，以便后续的射频信号输出。
5.射频信号输出：利用射频前端设备将数字信号转换为无线电信号进行发送。
通过以上步骤，软件无线电系统能够实现对无线电信号的灵活处理和控制。
软件无线电方案GNU RadioGNU Radio是一个开源的软件无线电开发工具包，提供了一套丰富的信号处理模块和工具，能够帮助开发人员快速搭建软件无线电系统。
GNU Radio的主要特点包括：•开源免费：GNU Radio是一个开源项目，可免费使用，并且有活跃的开发和社区支持。
•灵活性高：GNU Radio提供了大量的信号处理模块，如滤波器、解调器、解码器等，开发人员可以根据需求自由组合和调整这些模块，实现各种不同的软件无线电应用。
•可扩展性好：GNU Radio支持使用Python等编程语言进行开发，开发人员可以根据自己的需求编写自定义的信号处理模块，以满足特定应用的要求。
通信电子中的软件无线电技术
通信电子中的软件无线电技术随着科技的不断发展，通信电子领域的技术也在不断进步。
其中，软件无线电技术是近年来备受关注的研究方向之一。
本文将介绍软件无线电技术的概念、发展史以及应用领域。
一、什么是软件无线电技术软件无线电技术（Software Defined Radio，简称SDR）是一种利用软件实现的、可重构的、数字化的无线电技术。
它采用数字信号处理技术替代传统的电路结构，实现信号的处理和调制。
软件无线电技术将无线电系统中的硬件功能转化为软件程序，因此可以实现快速重构和灵活的信号处理，具有极高的可重用性和可扩展性。
SDR是一种基于软件的无线电技术，可通过软件编程实现无线电信号的生成、处理和解析，具有灵活性强、部署方便、成本低等优点。
二、软件无线电技术的发展历程软件无线电技术的发展可以追溯到上世纪80年代末期。
当时，由于数字信号处理技术的突破，全数字式信号处理开始应用于军用通信中。
在90年代初期，SDR技术在美国国防部中得到了广泛应用。
随着计算机性能的不断提高、数字信号处理算法的不断完善，SDR技术在20世纪90年代中期开始进入商业领域。
21世纪初期，随着数字电视广播和Enhanced Data rate for GSM Evolution（EDGE）等新技术的出现，使得SDR技术得到了更广泛的应用。
同时，新的通信波段的开放也促进了SDR技术的发展。
目前，软件无线电技术已经广泛应用于军事、航空航天、卫星通信、移动通信等领域。
三、软件无线电技术的应用领域1、军事应用软件无线电技术广泛应用于军事通信和雷达系统中。
由于SDR技术可以根据不同的任务快速重构调制方式，因此可以实现快速的通信和高精度的雷达探测。
同时，在战争环境中，信息安全也是必不可少的要求，SDR技术提供了更好的加密和解密方式，保证了信息的安全性。
2、卫星通信SDR技术可以应用于卫星通信系统的控制、信号处理、带宽分配等方面。
卫星通信系统需要快速地响应用户的需求，SDR技术提供了更高效、更灵活的信号处理方案。
浅析软件无线电的体系结构及应用
浅析软件无线电的体系结构及应用1. 引言1.1 介绍软件无线电的概念软件无线电是一种基于软件定义的无线电技术，可以通过对信号处理器进行软件编程和配置，改变无线电系统的行为。
相比传统硬件无线电，软件无线电具有灵活性高、可重配置性强、适应性好的特点。
它可以通过软件更新来改变其功能，实现不同频率、调制方式和协议的切换，适应不同应用场景的需求。
软件无线电技术的提出，极大地推动了无线通信的发展，为现代无线通信系统的设计和实现提供了更多的可能性。
在软件无线电中，无线电前端的硬件主要负责信号的变换和放大，而大部分信号处理功能则由软件算法来完成。
软件无线电系统的体系结构包括前端RF模块、中频模块、数字信号处理模块以及控制模块等部分，各部分协同工作，完成信号的接收、解调、解码等操作。
软件无线电的应用场景十分广泛，包括移动通信、卫星通信、物联网、无人机、雷达等多个领域。
在通信领域，软件无线电可以灵活适应不同的通信标准和频段，提高了通信系统的灵活性和效率。
在军事领域，软件无线电技术可以实现无线电干扰、侦察、通信等多种功能，提供了更加灵活和高效的通信保障。
与传统无线电技术相比，软件无线电具有更高的灵活性和可靠性，能够更好地满足现代通信系统的需求。
1.2 引言部分软件无线电是一种基于软件定义的概念，通过对无线电信号进行软件处理和调节，实现无线电通信的技术。
软件无线电的概念在20世纪90年代末开始兴起，随着计算机和通信技术的发展，软件无线电技术得到了广泛的应用和推广。
传统的无线电通信技术需要使用硬件电路来实现不同频段的信号发送和接收，而软件无线电则通过软件程序对可编程硬件进行控制和配置，实现对多种信号的处理和管理。
这种灵活的软件控制方式使得软件无线电技术具有更大的灵活性和可升级性，可以适应不同的通信需求和环境要求。
在软件无线电的体系结构中，主要包括硬件平台、软件定义的接口、信号处理和调制等模块。
通过对这些模块的设计和优化，可以实现更高效、更灵活的无线电通信系统。
《软件无线电的结构》课件
3
系统控制
负责软件无线电系统的整体控制和调度，如频率选择、功率控制和通信协议等。
软件无线电的功大和去噪等 预处理操作，以提高 信号的质量。
调制解调模块
负责将数字信号映射 到无线电频谱中，并 在接收端将接收到的 信号解调回数字形式。
信息处理模块
对解调后的数字信号 进行进一步处理，如 解码、纠错、解密和 压缩等操作。
广播电视
软件无线电在广播电视领域中发挥重要作用， 支持数字电视、无线电广播和流媒体传输等。
科学研究
软件无线电技术被广泛应用于科学研究领域， 如天文学、地球科学和无线传感器网络等。
总结
软件无线电的优点
灵活可配置、易于升级、适应性 强、成本低廉、功能丰富。
软件无线电的发展趋势
集成度提高、性能优化、能耗降 低、智能化发展、通信与计算融 合。
软件无线电的应用前景
广泛应用于物联网、智能交通、 智能城市、工业自动化等领域， 为人们生活带来更多便利。
什么是软件无线电？
软件无线电是一种利用软件定义硬件的无线电通信技术。它将传统硬件电路中的功能分散在软件中实现，通过 灵活的软件配置和处理能力，实现多种通信功能。
软件无线电的基本结构
1
模拟前端
负责信号的模数转换、滤波、放大和采样等任务。
2
数字信号处理
对模数转换的数据进行数字信号处理，包括解调、编码、纠错和调制等。
射频模块
负责频率转换、功率 放大和天线匹配等任 务，将数字信号转换 为电磁波进行无线传 输。
软件无线电的应用领域
军事通讯
软件无线电在军事领域中发 挥重要作用，支持军队指挥、 通信保密和侦查等任务。
航空航天电子
软件无线电技术在航空航天 领域中应用广泛，支持飞行 器导航、通信和成像等任务。
软件无线电第6章软件无线电体系结构
可移植性。
高效的编译器和优化技术也是提高软件 无线电性能的重要手段，能够将高级语
言代码转换为高效执行的机器码。
高速数据传输与处理
01
02
03
软件无线电需要具备高 速数据传输和处理的能 力，以支持实时信号处
理和高数据吞吐量。
高速数据传输通常采用 并行处理和分布式处理 技术，以提高数据处理
3
软件体系结构需要具备良好的可扩展性和可维护 性，以适应不断变化的无线通信需求和技术发展。
标准化与开放性
软件无线电的标准化和开放性是其重要特点之 一，它促进了不同厂商和组织之间的协作和互 操作性。
标准化组织如OMA、3GPP等制定了统一的软 件无线电标准和规范，使得不同厂商的设备能 够实现互操作和兼容。
成为无线电通信领域的研究热点。
软件无线电的优势与挑战
优势
灵活性、可扩展性、通用性、互操作 性、低成本等。
挑战
技术难度大、标准化程度低、软件可 靠性问题等。
02
软件无线电体系结构
体系结构概述
软件无线电是一种基于标准化、 模块化的硬件平台，通过软件 实现无线通信功能的开放体系
结构。
它通过将硬件与软件分离， 实现了通信系统的灵活性和 可重构性，能够适应不同的 无线通信环境和业务需求。
软件无线电第6章：软件 无线电体系结构
• 软件无线电概述 • 软件无线电体系结构 • 软件无线电的关键技术 • 软件无线电的应用场景 • 软件无线电的未来展望
01
软件无线电概述
软件无线电的定义
软件无线电是一种无线电通信技术， 通过将硬件模块化、标准化和软件编 程化，实现不同无线电通信系统之间 的灵活转换和通信。
软件无线电
软件无线电的未来
由于软件无线电具有现有无线通信体制所不具备的许多优点，因此它有着广泛的应用前景。目前，软件无线电在国内外得到迅速发展。美国国防部已完成“Speakeasy计划”二期工程，并在电子战领域应用；欧共体的ACTSFIRST项目和美国RUTGERS大学分别进行了软件无线电应用于第三代移动通信系统的研究；我国也将软件无线电技术纳入了国家“863”高科技发展计划，目 前我国正在研究开发的第二代同步轨道航天测控设备方案的核心就是引入软件无线电技术。
随着无线网络的发展，各种无线通信体系结构和设计规范不断出现。未来的无缝多模式网络要求无线电终端和基站具有灵活的RF频段、信道接入模式、数据速率和应用作用。软件无线电可以通过灵活的应变能力，提高业务质量；同时可以简化硬件组成，快速适应新出现的标准和管理方式。
可以预见，随着现代计算机软、硬件技术和微电子技术迅猛的发展，软件无线电技术必将在21世纪得到更快、更完善的发展，并付诸应用。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
软件无线电的基本思想
软件无线电的基本思想就是将宽带模数变换器(A/D)及数模变换器(D/A)尽可能地靠近射频天线,建立一个具有“A/D-DSP-D/A”模型的通用的、开放的硬件平台,在这个硬件平台上尽量利用软件技术来实现电台的各种作用模块。如使用宽带ADC通过可编程数字滤波器对信道进行分离;使用数字信号处理器(DSP)技术,通过软件编程来实现各种通信频段的选择,如HF、VHF、UHF和SHF等;通过软件编程来完成传送信息抽样、量化、编码/解码、运算处理和变换,以实现射频电台的收发作用;通过软件编程实现不同的信道调制方式的选择,如调幅、调频、单边带、数据、跳频和扩频等;通过软件编程实现不同的保密结构、网络协议和控制终端作用等。软件无线电技术是软件化、计算密集型的操作形式。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 绪论软件无线电(Software Defined Radio，SDR)是一种以现代通信理论为基础，以数字信号处理为核心，以微电子技术为支撑的新的无线通信体系结构。
1．1 软件无线电的来源与发展20世纪80年代初开始的软件无线电的革命，把无线电的功能和业务从硬件的束缚中解放出来。
1992年5月在美国通信系统会议上首次提出了“软件无线电”（SWR）的概念。
1995年涉及软件无线电的计划有军用的SPEAKEASY（易通话），以及为第三代移动通信（3G）开发基于软件的空中接口计划，即灵活可互操作无线电系统与技术（FIRST）。
从1999年开始，由理想的SWR转向与当前技术发展相适应的软件无线电，即软件定义的无线电（SDR）。
1999年以后，集中关注使SDR的3G成为可能的问题[1]。
在第三代移动通信系统所要实现的目标与系统的特点中，核心的问题是提供不同环境下的多媒体业务及实现包含水、陆、空的全球覆盖。
软件无线电作为通信系统提供一种新型的结构，能够解决多频多模式、多业务终端问题。
1．2 软件无线电的基本思想及结构软件无线电的基本思想是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托，通过软件编程来实现无线电台的各种功能，从基于硬件、面向用途的电台设计方法中解放出来。
软件无线电的结构就是宽带模数及数模变换器（A/D及D/A）、大量专用/通用处理器、数字信号处理器（DSP）构成尽可能靠近射频天线的一个硬件平台。
在硬件平台上尽量利用软件技术来实现无线电的各种功能模块并将功能模块按需要组合成无线电系统。
图1.1为理想软件无线电系统结构框图。
图1.1 理想软件无线电的系统结构1．3 软件无线电的主要特点首先，软件无线电最基本的特点是系统重构性：即系统功能随着需求改变的能力，又称可编程。
软件无线的可重构性使其利于互换，因为不同的通信系统都基于相同标准的硬件平台，只要加载相应的软件就可完成不同的电台与不同系统之间的互联。
其次，系统功能软件化：软件无线电将A/D变换尽量向射频端靠拢，将中频以下全部进行数字化处理，以使通信功能由软件来控制，系统的更新换代变成软件版本的升级，开发周期与费用大为降低。
第三，系统结构实现模块化：采用模块化设计，模块的物理和电气接口技术指标符合开放标准。
同类模块通用性好，通过更换或升级某模块就可实现新的通信功能。
第四，系统监控方便：由于软件无线电至少在中频以后进行数字化处理，通过软件就可很方便地完成宽带天线监控、系统频带调整、信道监测与自适应选择、信号波形在线编程、调制解调方式控制及信源编码与加密处理[2]。
1.4 软件无线电的主要技术软件无线电的关键技术包括多频段多波束天线、宽带射频信号处理、宽带A/D变换和高速数字信号处理等。
1.4.1多频段、多波束天线与宽带RF信号处理软件无线电的工作频率范围应尽可能地覆盖2～2000 MHz。
天线应该能覆盖10倍频程，实现起来有两种方式：①对于每个系统和波段使用单独的天线；②采用多模式天线。
为了能高质量、低成本地接收到大范围的射频信号，需要在射频进行数字化处理。
1.4.2宽带A/D变换软件无线电结构的基本特征之一就是使A/D变换尽量靠近射频端，由于芯片技术所限，目前把数字化点放在中频端。
中频信号的带宽通常在十几兆赫到几十兆赫,这种数字化有别于一般工程中的模数变换，要求具有相当高的抽样频率、位数和一定的动态范围。
1.4.3 高速数字信号处理高速数字信号处理(DSP)部分主要完成基带处理、调制解调、比特流处理和编码解码等工作，需要很大的运算量，所以要求DSP模块具有高速的指令执行速度，同时还要具备功能强大的指令系统。
高精度的数据处理。
由于数字信号处理中所固有的量化效应和有限长寄存器效应的影响，产生了误差和误差累积，这就要求处理器支持高精度运算、高速数据交换能力。
1．5 本课题研究的内容本课题通过对软件无线电基本理论的研究，采用Altera 公司推出的DSP 开发的开发工具DSP Builder 软件，设计了一种适合于软件无线电使用的可调中频数字调制解调器，实现FSK、PSK、ASK、AM、FM 五种调制方式和FSK、PSK、ASK、AM四种解调方式，最终在FPGA开发板上进行硬件测试。
本文第二章介绍了软件无线电的相关理论，通过FPGA在软件无线电中的运用，体现了FPGA实现软件无线电技术的优势，最后介绍了运用DSP Builder软件的设计流程。
本文第三章介绍了调制解调的基本理论，通过对理论的理解，对五种调制和四种解调方式进行结构设计，最终在Simulink和ModelSim中得到仿真结果，验证了设计的正确性。
本文第四章介绍FIR滤波器的基本理论和设计方法，以及数字滤波器的两种不同实现方式，最后研究一种基于FPGA的高效实现方案。
本文第五章对本课题设计的调制解调电路在FPGA实现。
从全文结构上看，第二章介绍了软件无线电的基本理论，为后续研究打下了基础；第三，四章为本课题的主要设计部分，体现设计的结果，通过仿真将一系列软件无线电的原理进行验证；第五章对本课题设计的调制解调电路进行开发板上的硬件测试。
2 软件无线电概述2.1 软件无线电的核心理论 软件无线电的宗旨就是尽可能地简化射频模拟前端，使A/D 转换尽可能地靠近天线去完成模拟信号的数字化，数字化后的信号要尽可能多地用软件来进行处理，实现各种功能和指标。
因此软件无线电的理论体系主要包括带通采样、数字上下变频、多速率信号处理、高效数字滤波器、同步技术以及调制解调原理。
2.1.1 Nyquist 采样定理Nyquist 采样定理:设有一个频率带限信号()x t ，其频带限制在(0,)h f 内，如果以不小于2s h f f =的采样速率对()x t 进行等间隔采样，得到时间离散的采样信号()()s x n x nT = (其中1s sT f =称为采样间隔），原信号()x t 将被所得到的采样值()x n 完全确定。
2.1.2 带通信号采样定理带通信号采样定理是指，设一个频率带限信号()x t ，其频带限制在(,)L H f f 内，如果其采样速率s f 满足:2()21L H s f f f n +=+ （2.1） 式中，n 取能满足2()s H L f f f ≥-的最大正整数，则用s f 进行等间隔采样所得到的信号采样值()x nT 能准确地确定原信号()x t 。
2.1.3 数字上下变频技术数字上下变频从工作原理上讲，与模拟下变频类似，就是输入信号与一个本地振荡信号的乘法运算。
与模拟下变频相比，数字下变频的运算速度受DSP 处理速度的限制，同时其运算速度决定了其输入信号数据流可达到的最高速率，相应地也限定了ADC 的最高采样速率。
2.1.4 多速率信号处理多速率信号处理主要研究数字信号处理中的采样率变换问题，为降速处理的实现提供了理论依据。
在软件无线电中，多速率信号处理中的抽取理论和内插理论是接收机和发射机的理论基础。
2.1.5 数字滤波理论数字滤波器指输入、输出均为数字信号，通过一定运算关系改变输入信号所含频率成分的相对比例或者滤除某些频率成分的数字器件。
数字滤波器和模拟滤波器实现的功能相同，只是信号形式和实现滤波的方法不同。
图2.1为数字滤波器的原理框图：图2.1 数字滤波器的原理框图最为普通的数字滤波器就是线性时间不变量(LTI)滤波器，LTI数字滤波器通常分成有限脉冲响应(FIR)和无限脉冲响应(IIR)两大类。
FIR滤波器由有限个采样值组成，将卷积的数量降低到在每个采样时刻为有限个。
而IIR滤波器需要执行无限数量次卷积。
FIR滤波器具有很好的线性相位特性，使得它越来越受到广泛的重视。
本文第三章将详细介绍FIR数字滤波器的设计。
2.1.6同步技术软件无线电的同步技术主要分为：载波同步，位同步和帧同步。
在数字通信系统中，接收端要正确地接收对方的信息，必须从接收信号中恢复出载波信号，使双方载波的频率、相位一致，即载波同步；由于消息是一串连续的码元序列，解调时必须知道码元的起止时刻，即码同步；由于一定数量的码元表示某种信息，这些码元就构成了一帧，接收时也需要知道帧的开始与结束，即帧同步。
2.1.7 调制解调理论根据调制信号是模拟信号还是数字信号，相应的调制方式可分为模拟连续波调制（简称模拟调制）和数字连续波调制（简称数字调制）。
模拟调制可分为幅度调制、角度调制两类。
幅度调制又称线性调制，主要有：常规双边带调幅（AM）、单边带调制（SSB）等。
图2.2为幅度调制器的一般模型。
角度调制，又称非线性调制，主要有调频(FM)、调相(PM)。
)cos(t c图2.2 线性调制一般模型数字调制也可分为线性调制和非线性调制。
在线性调制中，已调信号的频谱结构与基带信号相同，只是频率位置的搬移；在非线性调制中，已调信号的频谱结构与基带信号不同，有新的频率分量出现。
数字调制在二进制时的三种基本信号为振幅键控（ASK ）、移频键控（FSK ）和移相键控（PSK ）。
其中ASK 属于线性调制， FSK 和移PSK 通常属于非线性调制。
图2.3为数字调制系统的基本结构图。
图2.3 数字调制系统的基本结构图本文第四章将详细介绍关于AM,FM,2ASK,2FSK,2PSK 五种调制解调系统的设计。
2.2 FPGA 在软件无线电中的工程应用FPGA （现场可编程门阵列）是近年来迅速发展的可编程逻辑器件。
它具有半定制门阵列的通用结构，即由逻辑功能块排列成阵列组成，并由可编程的互连资源连接这些逻辑功能块来实现所需要的设计[3]。
2.2.1 FPGA 的主要特点FPGA 器件是由大量逻辑宏单元构成的。
通过配置，可以使这些逻辑宏单元形成不同的硬件结构，从而构成不同的电子系统，完成不同的功能。
正是FPGA 的这种硬件重构的灵活性，使得设计者能够将硬件描述语言(如VHDL 或Verilog)描述的电路在FPGA 中实现。
这样以来，同一块FPGA 能实现许多完全不同的电路结构和功能。
其特点主要为：（1）FPGA 的高速数据流处理能力FPGA主要采用两种设计思想：串并转换的设计思想和流水线操作设计思想。
串并转换的设计思想，即将串行数据转换为并行数据，对并行的几路数据同时处理，提高了数据流的处理速度。
串并转换是FPGA设计的一个重要思想，它是数据流处理的常用手段，也是面积与速度互换思想的直接体现；流水线处理是高速设计中的一个常用设计手段。
流水线处理方式之所以能够很大程度上提高数据流的处理速度，是因为复制了处理模块，它是面积换取速度思想的又一种具体体现。
图2.4为FPGA进行流水线设计流程[4]。
T图2.4 FPGA的流水线设计（2）模块化设计FPGA主要采用模块化设计方式：由顶向下设计，将大规模复杂系统按照一定规则划分成若干模块，利于模块的划分与复用，然后对每个模块进行设计输入、综合，并将实现结果约束在预先设置好的区域内，这样体现了良好的可移植性和通用性，设计不因芯片的工艺与结构的变化而变化，更利于ASIC的移植。