无线电通信系统模块软件化设计研究
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摘要
软件无线电是近年来在国际上刚刚兴起的一项新技术，在无线通信领域是一个全新的概念，是无线电应用领域一个重要的研究课题，已引起了国内外越来越多的关注。
本文跟踪国内外软件无线电最新研究现状，从理论和实践两个方面展开了软件无线电技术的研究，提出了以通用PC(Personal Computer)机、Windows操作系统分别作为为基础构建了软件无线电的软、硬件试验平台；详细推导了软件无线电数字变频的基本理论；在方案论证的基础上，将软件无线电系统在结构上分为五个模块，分别为宽带天线及射频前端模块、宽带模数和数模转换模块、变频器模块、高速数字信号处理模块和信令处理模块，并对软件无线电总线的选择与性能进行了论述；在利用Borland C++ Builder完成软件无线电系统总体模块化设计的基础上，编写了变频器模块程序，其中，在滤波器模块程序设计中，用软件编写了有限响应脉冲数字滤波(FIR)、半带滤波(HB)以及积分梳状滤波(CIC)程序，实现数字变频及滤波等功能；给出了数字化数据处理误差分析，剖析了误差的来源；在本文最后，对软件无线电的试验平台进行了性能测试。
The software radio is a novel system which recently appears for implementing wireless telecommunication and has been an important subject in the field of radio application and has brought more and more attention home and abroad.
The up-to-date study status on the software radio home and abroad is tracked and the basic theories on the software radio are demonstrated in detail. Then the personal computer and Windows operating system are respectively chosen as the common hardware platform and the software one, which is based on the project argument. The whole architecture of the software radio system is divided into five modules including wide band antenna and radiant frequency front-end module, wide band ADC and DAC one, digital converter one, digital signal processing one with high speed and instruction processing one. Accordingly some technical theories are analyzed and key techniques to solve these questions are stated in the every module at length. During the software design, the modularization design of SDR is accomplished with Borland C++ Builder and the digital-down converter module program is written . FIR digital filter and HB digital filter are programmed with window function method in the filter module and CIC digital filter is designed by software program so that the system can realize digital converter and filter functions. In the end the paper gives the error analysis and points out the error source in the course of data processing.
本文跟踪国内外软件无线电最新研究现状，从理论和实践两个方面展开了软件无线电技术的研究，提出了以通用PC(Personal Computer)机、Windows操作系统分别作为为基础构建了软件无线电的软、硬件试验平台；详细推导了软件无线电数字变频的基本理论；在方案论证的基础上，将软件无线电系统在结构上分为五个模块，分别为宽带天线及射频前端模块、宽带模数和数模转换模块、变频器模块、高速数字信号处理模块和信令处理模块，并对软件无线电总线的选择与性能进行了论述；在利用Borland C++ Builder完成软件无线电系统总体模块化设计的基础上，编写了变频器模块程序，其中，在滤波器模块程序设计中，用软件编写了有限响应脉冲数字滤波(FIR)、半带滤波(HB)以及积分梳状滤波(CIC)程序，实现数字变频及滤波等功能；给出了数字化数据处理误差分析，剖析了误差的来源；在本文最后，对软件无线电的试验平台进行了性能测试。
The software radio is a novel system which recently appears for implementing wireless telecommunication and has been an important subject in the field of radio application and has brought more and more attention home and abroad.
The up-to-date study status on the software radio home and abroad is tracked and the basic theories on the software radio are demonstrated in detail. Then the personal computer and Windows operating system are respectively chosen as the common hardware platform and the software one, which is based on the project argument. The whole architecture of the software radio system is divided into five modules including wide band antenna and radiant frequency front-end module, wide band ADC and DAC one, digital converter one, digital signal processing one with high speed and instruction processing one. Accordingly some technical theories are analyzed and key techniques to solve these questions are stated in the every module at length. During the software design, the modularization design of SDR is accomplished with Borland C++ Builder and the digital-down converter module program is written . FIR digital filter and HB digital filter are programmed with window function method in the filter module and CIC digital filter is designed by software program so that the system can realize digital converter and filter functions. In the end the paper gives the error analysis and points out the error source in the course of data processing.
引文
1 杨小牛，楼才义，徐建良，软件无线电原理与应用，电子工业出版社，2001年1月
2 钮心忻，杨义先，软件无线技术与应用，北京邮电大学出版社，2000年9月，第1版
3 Joseph Mitola, Technical Challenges in the Globalization of Software Radio, IEEE Communications Magazine, Feb. 1999, P: 84-89
4 柏逢明，软件无线电结构合成与开发研究，长春光学精密机械学院学报，2000年6月，第23卷，第2期，P：9-14
5 杜胜，冯丹，PCI总线设备的开发过程及应用实例，通信技术，2003年，第7期
6 谭博赵，徐元军，单涛，陶然，PCI总线接口技术及其在高速数据采集系统中的应用，电子技术应用，2002年，第1期
7 柏逢明，基于软件无线电的混沌语音保密通信系统，长春理工大学学报，2002年2月，第2期
8 罗文茂，王正旺，软件无线电系统结构与关键技术，现代电信科技，2003年2月，第2期
9 田应洪，任长学，CDMA移动台的软件无线电实现，无线电工程，2003年，第3期
10 刘聪锋，杨洁，HSP50214在软件无线电中的应用，现代电子技术，2003年，第5期
11 柏逢明，Structure Synthesize and Development for Software Radio，APOC2002，2002年10月，vol．4911，P：143-149
12 柏逢明，扩频序列超混沌保密通信系统设计研究，长春理工大学学报，2003年3月，vol．26，P：36-41
13 张常年，赵红怡，李飞，基于MATLAB的软件无线电，电声技术，2002年，第1期
14 高康强，软件无线电的关键技术与未来展望，通讯世界，2002年1月，总86期
15 陈健，王鑫，离间动，傅丰林，基于射频直接采样的短波软件无线电台的设计实现，无线电工程，2003年，第33卷，第7期
16 柏逢明，软件无线电Rossler超混沌语音保密通信系统，长春理工大学学报，2003年4月，vol．26
17 柏逢明，软件无线电技术程序设计研究，长春理工大学学报，2004年1月，vol．27
18 龚享铱，辛勤，基于可编程芯片的软件无线电实验平台的设计，电子技术应用，2001年，第2期，P：52-53
19 宋俊德，王海，软件无线电技术综述
20 Mitola J. The software radio architecture, IEEE Communications Magazine, May 1995, 33(5)
21 张锡宁，无线通信技术新发展——软件无线电，电器电子教学学报，2000年2月，第22卷，第1期，P：89-91
22 曾萍，杨晓丽，李士强，软件无线电技术简介，邮电设计技术，1999年9月，第9期
23 孙增军，周晨阳，软件无线电技术，数据通信，2000年第1期，P：60-63
24 黄忠华，崔占忠，于建港，软件无线电引信研究，制导与引信，2000年3月，第21卷，第1期，P：34-38
25 谈宜育，李元，软件无线电中的A／D技术，电子器件，2000年9月，第23卷，第3期
26 吴定雪，范文萍，软件无线电系统上变频器的设计，电讯技术，2000年，第2期
27 周吴，宋文涛，俞晖，罗汉文，中频软件无线电系统的实现方案，通信技术，1999年，第4期，P：61-65
28 Walter H.W. Tuttlebee, Roke Manor Research (A Seimens Company), "Software Radio Technology: A European Perspective", IEEE Communications Magazine, Feb. 1999, P: 118-223
29 杨小牛，楼才义，软件无线电中的发射机研究，杭州电子工业学院学报，2000年12月，第20卷，第6期，P：56-60
30 刘东华，欧建平，数字中频滤波技术及其在软件无线电中的应用，无线通信技术，2000年，第2期，P：24-28
31 王小泉，刘宁，汤加跃，赵惠昌，软件无线电中的高效通用数字调制器，无线电通信技术，2001年，第27卷，第3期，P：18-19
32 邓军华，钟兵，郑建宏，软件无线电及其在第三代移动通信中的应用，现代通信，2002年第11期
33 吴昊，张乃通，软件无线电软件电子器件技术进展，电子器件，1999年12月，第22卷，第4期
34 P. B. Kenington, "Emerging technologies for software radio", Electronics Communication Engineering Journal, April 1999
35 Gao ZhiCheng, Xiao Xianci, "an efficient implementation architecture for wide-band digital down conversion", Journal of Electronics, vol. 18, No.1, Jan. 2001.
36 丁玉美，高西全，数字信号处理，西安电子科技大学出版社，2001年1月，第2版
37 程佩青，数字滤波与快速傅里叶变换，清华大学出版社，1990年10月，第1版
38 王世一，数字信号处理，北京理工大学出版社，1995年10月，第5版
39 Robert H. Walden, "Performance Trends for Analog-to-Digital Converters", IEEE Communications Magazine, February 1999, P: 96-101
40 A．V奥本海姆，信号与处理，刘树裳译，西安交通大学出版社，1983年
41 Dennis M. Akos, James B. Y. Tsui, "Direct BandPass Sampling of Multiple Distinct RF Signals", IEEE Transactions on Communications, Vol. 47, No. 7, July 1999
42 Rupert Baines, "The DSP Bottleneck", IEEE Communications Magazine, May 1995 P: 46-54
43 孙丹丹，杨莘元，赵大勇，数字下变频器在软件无线电接收机中的应用，信息技术，2002年，第7期
44 李玉柏，彭启琮，软件无线电下变频的实现与算法分析，通信学报，2000年10月．第21卷，第10期
45 李利，刘响动，软件数字下变频技术研究，电讯技术，2002年，第5期
46 董晖，姜秋喜，毕大平，章根龙，莫翠琼，数字接收机中基于TMS320C6416的数字下变频技术，电子应用技术
47 程水英，陈鹏举，武传华，戴果，多采样滤数字信号处理及其在软件无线电中的硬件实现，微电子与基础产品，2001年10月
48 孙增友，宋克，邬春明，滕志军，基于多相滤波正交化处理的软件无线电单通道接收机模型，东北电力学报，2002年12月，第22卷，第4期
49 侯晓赞，杨力波，杨震，郑宝玉，基于DSP实现软件无线电上下变频的一种新方法，南京邮电学院薛宝(自然科学版)，2001年12月，第21卷，第4期
50 龚享铱，辛勤，孙敏琪，给予PCI总线的软件无线电数据传输，微处理机，2000年11月，第4期
51 栗欣，许希斌，姚彦，给予PC和LAN构建软件无线电实验平台，无线通信技术，2002年，第2期
52 Jeffery A. Wepman, "Analog-to-Digital Converters and Their Applications in Radio Receivers", IEEE Communications Magazine, May 1995, P: 39-45
53 Raymond J. Lackey and Donald W. Upmal, "Speakeasy: The Military Software Radio", IEEE Communications Magazine, May 1995, P: 56-51
54 李劲，郑浩，C++Builder 5.0技术内幕大公开，中同青年出版社，2000年8月
50 陈周造，陈灿煌，精通C++Builder 5程序设计高级教程，中同青年出版社
55 史惠康，赵俊才，Borland C++ Builder实用编程技术，中国水利水电出版社，1999
2 钮心忻，杨义先，软件无线技术与应用，北京邮电大学出版社，2000年9月，第1版
3 Joseph Mitola, Technical Challenges in the Globalization of Software Radio, IEEE Communications Magazine, Feb. 1999, P: 84-89
4 柏逢明，软件无线电结构合成与开发研究，长春光学精密机械学院学报，2000年6月，第23卷，第2期，P：9-14
5 杜胜，冯丹，PCI总线设备的开发过程及应用实例，通信技术，2003年，第7期
6 谭博赵，徐元军，单涛，陶然，PCI总线接口技术及其在高速数据采集系统中的应用，电子技术应用，2002年，第1期
7 柏逢明，基于软件无线电的混沌语音保密通信系统，长春理工大学学报，2002年2月，第2期
8 罗文茂，王正旺，软件无线电系统结构与关键技术，现代电信科技，2003年2月，第2期
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11 柏逢明，Structure Synthesize and Development for Software Radio，APOC2002，2002年10月，vol．4911，P：143-149
12 柏逢明，扩频序列超混沌保密通信系统设计研究，长春理工大学学报，2003年3月，vol．26，P：36-41
13 张常年，赵红怡，李飞，基于MATLAB的软件无线电，电声技术，2002年，第1期
14 高康强，软件无线电的关键技术与未来展望，通讯世界，2002年1月，总86期
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16 柏逢明，软件无线电Rossler超混沌语音保密通信系统，长春理工大学学报，2003年4月，vol．26
17 柏逢明，软件无线电技术程序设计研究，长春理工大学学报，2004年1月，vol．27
18 龚享铱，辛勤，基于可编程芯片的软件无线电实验平台的设计，电子技术应用，2001年，第2期，P：52-53
19 宋俊德，王海，软件无线电技术综述
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22 曾萍，杨晓丽，李士强，软件无线电技术简介，邮电设计技术，1999年9月，第9期
23 孙增军，周晨阳，软件无线电技术，数据通信，2000年第1期，P：60-63
24 黄忠华，崔占忠，于建港，软件无线电引信研究，制导与引信，2000年3月，第21卷，第1期，P：34-38
25 谈宜育，李元，软件无线电中的A／D技术，电子器件，2000年9月，第23卷，第3期
26 吴定雪，范文萍，软件无线电系统上变频器的设计，电讯技术，2000年，第2期
27 周吴，宋文涛，俞晖，罗汉文，中频软件无线电系统的实现方案，通信技术，1999年，第4期，P：61-65
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29 杨小牛，楼才义，软件无线电中的发射机研究，杭州电子工业学院学报，2000年12月，第20卷，第6期，P：56-60
30 刘东华，欧建平，数字中频滤波技术及其在软件无线电中的应用，无线通信技术，2000年，第2期，P：24-28
31 王小泉，刘宁，汤加跃，赵惠昌，软件无线电中的高效通用数字调制器，无线电通信技术，2001年，第27卷，第3期，P：18-19
32 邓军华，钟兵，郑建宏，软件无线电及其在第三代移动通信中的应用，现代通信，2002年第11期
33 吴昊，张乃通，软件无线电软件电子器件技术进展，电子器件，1999年12月，第22卷，第4期
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35 Gao ZhiCheng, Xiao Xianci, "an efficient implementation architecture for wide-band digital down conversion", Journal of Electronics, vol. 18, No.1, Jan. 2001.
36 丁玉美，高西全，数字信号处理，西安电子科技大学出版社，2001年1月，第2版
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38 王世一，数字信号处理，北京理工大学出版社，1995年10月，第5版
39 Robert H. Walden, "Performance Trends for Analog-to-Digital Converters", IEEE Communications Magazine, February 1999, P: 96-101
40 A．V奥本海姆，信号与处理，刘树裳译，西安交通大学出版社，1983年
41 Dennis M. Akos, James B. Y. Tsui, "Direct BandPass Sampling of Multiple Distinct RF Signals", IEEE Transactions on Communications, Vol. 47, No. 7, July 1999
42 Rupert Baines, "The DSP Bottleneck", IEEE Communications Magazine, May 1995 P: 46-54
43 孙丹丹，杨莘元，赵大勇，数字下变频器在软件无线电接收机中的应用，信息技术，2002年，第7期
44 李玉柏，彭启琮，软件无线电下变频的实现与算法分析，通信学报，2000年10月．第21卷，第10期
45 李利，刘响动，软件数字下变频技术研究，电讯技术，2002年，第5期
46 董晖，姜秋喜，毕大平，章根龙，莫翠琼，数字接收机中基于TMS320C6416的数字下变频技术，电子应用技术
47 程水英，陈鹏举，武传华，戴果，多采样滤数字信号处理及其在软件无线电中的硬件实现，微电子与基础产品，2001年10月
48 孙增友，宋克，邬春明，滕志军，基于多相滤波正交化处理的软件无线电单通道接收机模型，东北电力学报，2002年12月，第22卷，第4期
49 侯晓赞，杨力波，杨震，郑宝玉，基于DSP实现软件无线电上下变频的一种新方法，南京邮电学院薛宝(自然科学版)，2001年12月，第21卷，第4期
50 龚享铱，辛勤，孙敏琪，给予PCI总线的软件无线电数据传输，微处理机，2000年11月，第4期
51 栗欣，许希斌，姚彦，给予PC和LAN构建软件无线电实验平台，无线通信技术，2002年，第2期
52 Jeffery A. Wepman, "Analog-to-Digital Converters and Their Applications in Radio Receivers", IEEE Communications Magazine, May 1995, P: 39-45
53 Raymond J. Lackey and Donald W. Upmal, "Speakeasy: The Military Software Radio", IEEE Communications Magazine, May 1995, P: 56-51
54 李劲，郑浩，C++Builder 5.0技术内幕大公开，中同青年出版社，2000年8月
50 陈周造，陈灿煌，精通C++Builder 5程序设计高级教程，中同青年出版社
55 史惠康，赵俊才，Borland C++ Builder实用编程技术，中国水利水电出版社，1999