软件无线电接收机调制模式识别系统设计与算法研究
摘要
软件无线电接收机既具有通用性和开放性特点,又具有标准化和网络化的优势,且系统容易实现自适应跟踪滤波、数字多模式解调、侦察接收以及自适应抗干扰等功能,在军事等通信领域具有广泛的应用前景。
本文提出了基于PC上位机+FPGA下位机的高速信号模式识别平台设计方案。完成了下位机硬件平台电路设计与调试、上位机控制软件开发、上位机与下位机USB通信接口及驱动程序开发以及上位机与下位机通信协议设计等工作。其中,上位机主要完成用户交互、信号模式识别以及同构USB与下位机通信等功能,下位机则主要实现信号的高速采样、数字下变频、数据采集、多模式数字解调以及通过USB与上位机通信等功能。下位机处理器采用了Xilinx公司的Virtex-4型SX-55专用信号处理FPGA。上位机用户交互界面采用LabVIEW软件设计,USB驱动及固件程序由C代码开发,识别算法采用Matlab软件实现。该平台利用PC机代替常用软件无线电接收机中的嵌入式系统平台,具有处理速度高、性能稳定、扩展性好、算法升级扩展容易、应用范围广等优点。
文中在分析PSK类信号和FSK类信号特征的基础上,提出了PSK、FSK类信号的识别算法,并进行了仿真分析,仿真结果表明所提出的识别算法是有效可行的,最后基于MATLAB与LabVIEW接口,设计了控制软件信号识别算法。
Software radio receiver which has both universal and open characteristics, but also has the advantages of standardization and networking, and the receiver based SDR can easily accomplish the adaptive tracking filter, digital multi-mode demodulation, and adaptive anti-jamming detection features, etc, has been used widely in the military communication.
This paper presents a modulation recognition system composed of PC and FPGA hardware signal process platform, and completed the design and test of hardware platform, the design of control software based on PC, and USB communication interface driver. In the system, PC machine completes the program of user interaction, signal modulation recognition and communication with hardware platform by USB interface. The hardware platform has the function of high-speed analog-digital conversion, digital down conversion, data acquisition, multi-mode data demodulation and communication with the host computer through the USB interface which use the SX-55 FPGA belong to Xilinx for signal processing. The control software for user based on PC is design by LabVIEW, and USB driver and firmware code is developed by the C, recognition algorithm are developed in Matlab. The system for software radio receiver has the advantages of high processing speed, stable performance, good scalability, and algorithm updating easily, and widely application.
In this paper, proposed PSK, FSK type signal recognition algorithm after analysis the characteristic of PSK type signal and the FSK type signal, simulation results show that the proposed recognition algorithm is feasible and effective. In the last, designing the signal recognition algorithm in control software based on MATLAB and LabVIEW interface.
本文提出了基于PC上位机+FPGA下位机的高速信号模式识别平台设计方案。完成了下位机硬件平台电路设计与调试、上位机控制软件开发、上位机与下位机USB通信接口及驱动程序开发以及上位机与下位机通信协议设计等工作。其中,上位机主要完成用户交互、信号模式识别以及同构USB与下位机通信等功能,下位机则主要实现信号的高速采样、数字下变频、数据采集、多模式数字解调以及通过USB与上位机通信等功能。下位机处理器采用了Xilinx公司的Virtex-4型SX-55专用信号处理FPGA。上位机用户交互界面采用LabVIEW软件设计,USB驱动及固件程序由C代码开发,识别算法采用Matlab软件实现。该平台利用PC机代替常用软件无线电接收机中的嵌入式系统平台,具有处理速度高、性能稳定、扩展性好、算法升级扩展容易、应用范围广等优点。
文中在分析PSK类信号和FSK类信号特征的基础上,提出了PSK、FSK类信号的识别算法,并进行了仿真分析,仿真结果表明所提出的识别算法是有效可行的,最后基于MATLAB与LabVIEW接口,设计了控制软件信号识别算法。
Software radio receiver which has both universal and open characteristics, but also has the advantages of standardization and networking, and the receiver based SDR can easily accomplish the adaptive tracking filter, digital multi-mode demodulation, and adaptive anti-jamming detection features, etc, has been used widely in the military communication.
This paper presents a modulation recognition system composed of PC and FPGA hardware signal process platform, and completed the design and test of hardware platform, the design of control software based on PC, and USB communication interface driver. In the system, PC machine completes the program of user interaction, signal modulation recognition and communication with hardware platform by USB interface. The hardware platform has the function of high-speed analog-digital conversion, digital down conversion, data acquisition, multi-mode data demodulation and communication with the host computer through the USB interface which use the SX-55 FPGA belong to Xilinx for signal processing. The control software for user based on PC is design by LabVIEW, and USB driver and firmware code is developed by the C, recognition algorithm are developed in Matlab. The system for software radio receiver has the advantages of high processing speed, stable performance, good scalability, and algorithm updating easily, and widely application.
In this paper, proposed PSK, FSK type signal recognition algorithm after analysis the characteristic of PSK type signal and the FSK type signal, simulation results show that the proposed recognition algorithm is feasible and effective. In the last, designing the signal recognition algorithm in control software based on MATLAB and LabVIEW interface.
引文
[1]陈晓辉,罗新民,罗俊平.基于ARM+DSP的认知无线电终端设计[J],电视技术,2008(06)
[2]黄富贵,赵云波.基于Vxworks的软件无线电硬件平台的设计[J],海军工程大学学报,2004(06)
[3]王艳.嵌入式计算机在软件无线电方面的应用[J],计算机工程应用技术,2009(12)
[4]杨小牛,楼才义,徐建良.软件无线电原理与应用.北京：电子工业出版社,2001
[5]Bin le著.认知无线电使用神经网络的调制识别.任连俊,陈鼎鼎译.通信电子战.2006(3)
[6]吴月娴,葛临东,许志勇.常用数字调制信号识别的一种新方法[J].电子学报,2007,(04)
[7]赵星.通信信号调制样式识别技术[D].电子科技大学,2006
[8]贺岷珏MPSK\QAM通信信号子类分析识别技术研究[D].电子科技大学,2006
[9]毕于威.基于软件无线电的数字调制方式的自动识别[D].哈尔滨工程大学,2006
[10]杨伟超,张忠,丁群.低信噪比数字通信信号识别算法研究[J].通信技术,2009,(01)
[11]范海波,杨志俊,曹志刚.卫星通信常用调制方式的自动识别[J].通信学报,2004,(01)
[12]王长宇.数字信号调制方式盲识别的研究[D].哈尔滨工业大学,2006
[13]陈文.通信信号调制识别研究[D].四川大学,2006
[14]杨琳,许小东,路友荣,戴旭初,徐佩霞.常见数字通信信号的谱线特征分析[J].电子与信息学报,2009,(05)
[15]杨小明,陶然An Automatic Interference Recognition Method in Spread Spectrum Communication System[J]. Journal of China Ordnance,2007,(03)
[16]杨琳.数字通信信号调制方式自动识别技术研究[D].中国科学技术大学,2008
[17]周家喜.非协作通信中连续相位调制信号盲解调关键技术研究[D].中国科学技术大学,2009
[18]杨小明,陶然.直接序列扩频通信系统中干扰样式的自动识别[J].兵工学报,2008,(09)
[19]赵星,李玉柏,陈锡明,唐海.基于判决树的数字调制样式的自动识别[J].电子对抗,2005,(04)
[20]池庆玺.脉压雷达脉内特征分析与处理技术研究[D].哈尔滨工程大学,2008
[21 徐毅.非协作通信信号数字解调关键技术研究[D].西南交通大学,2007
[22]王玲,郭黎利,陈锡明,唐海.一种常用通信信号的自动调制识别方法[J].电子对抗技术,2005,(06)
[23]徐海源,黄知涛,周一宇.卫星测控侦察中相位编码信号的调制识别[J].电子信息对抗技术,2007,(06)
[24]冯莉.宽带大动态数字接收机的通信信号调制识别[D].电子科技大学,2005
[25]范伟.雷达有源干扰信号特征分析与识别算法研究[D].电子科技大学,2007
[26]钟骥,周慧琴,崔伟亮.常用数字通信信号调制方式分类的一种新方法[J].电子技术应用,2008,(06)
[27]蔡权伟.多分量信号的信号分量分离技术研究[D].电子科技大学,2006
[28]吴月娴,葛临东,许志勇.常用数字调制信号识别的一种新方法[J].电子学报,2007,(04)
[29]王彬.无线衰落信道中的调制识别、信道盲辨识和盲均衡技术研究[D].解放军信息工程大学,2007
[30]李鹏,唱亮,汪芙平,王赞基.冲击噪声环境下基于特征函数的调制识别算法[J].电子与信息学报,2007,(11)
[2]黄富贵,赵云波.基于Vxworks的软件无线电硬件平台的设计[J],海军工程大学学报,2004(06)
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[16]杨琳.数字通信信号调制方式自动识别技术研究[D].中国科学技术大学,2008
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[27]蔡权伟.多分量信号的信号分量分离技术研究[D].电子科技大学,2006
[28]吴月娴,葛临东,许志勇.常用数字调制信号识别的一种新方法[J].电子学报,2007,(04)
[29]王彬.无线衰落信道中的调制识别、信道盲辨识和盲均衡技术研究[D].解放军信息工程大学,2007
[30]李鹏,唱亮,汪芙平,王赞基.冲击噪声环境下基于特征函数的调制识别算法[J].电子与信息学报,2007,(11)