软件无线电论文：软件无线电中DSP实现功能探究［摘要］理想的软件无线电结构之所以适用于无线电工程的任何领域，原因就在于它完成的功能主要取决于存储在DSP/FPGA中的软件，而与硬件结构无关，DSP则是软件无线电的核心元件，也可以说DSP技术的发展是软件无线电的关键推动力之一。本文将结合软件无线电的具体结构分析DSP在软件无线电实现的功能。［关键词］DSP软件无线电1.引言数字信号的广泛应用及人们对通信系统间互通性的要求，软件无线电技术得以迅速发展。软件无线电能够使用软件或可更新的逻辑器件来处理无线信号，其最大的特点就是将模拟信号数字化，采用数字技术实现以前用模拟技术实现的功能。DSP作为专业的数字信号处理器，在对软件无线电中数字信号处理部分无疑成为最优的选择，下面将从以下几方面着重分析DSP技术在软件无线电中的应用。2.DSP应用概况2.1DSP主要应用领域。数字信号的推广使得数字信号处理器的应用领域不断增加，主要有以下应用领域：（1）数字化移动电话（2）数据调制解调器（3）磁盘光盘控制器需求（4）图形图像处理需求（5）汽车电子系统及其它应用领域电视会议系统里，也大量应用DSP器件。视听机器里也都应用DSP。随着科学技术的发展，将会出现更多新的DSP应用领域。2.2DSP在通信发展中的地位。十几年来，通信业的迅猛发展人们有目共睹，每一次进步都源于先进技术的投入。第一代（1G）蜂窝电话是基于模拟调制方案的，其缺点是频谱限制和相对效率较低。为解决1G系统的问题，提出了第二代（2G）蜂窝电话，其中就用到了当时刚刚出现的DSP技术。在初期系统中，DSP主要用于实现调制解调功能、处理复杂的基带信号、判定需要发送的比特流以及对噪声、干扰和衰耗引起的错误进行纠正。由于调制解调是由DSP的软件程序实现，所以在从2G到2.5G再到3G的通信发展中，通信标准的更新可以相对简单地通过调制解调软件的更新实现，进而减少了网络基础构架更新费用。我们熟知的GSM和CDMA两种不兼容的标准给消费者带来了很多不便，即不同标准模式要用不同的设备。两种标准在带宽、调制格式和数据速率方面都是不兼容的，其中用到的DSP调制解调系统也仅适用于固定带宽系统，不能实现交叉功能。而软件无线电是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托，用软件编程来实现无线电的各种功能的。功能的软件化，不但可以减少功能单一、灵活性差的硬件电路，更加便于不同通信设备的兼容及功能升级。在软件程序占主导地位的软件无线电中，则更加需要灵活、精确、可靠性好、体积小、功耗低和易于大规模集成的DSP。当然DSP并非是软件无线电唯一采用的软件编程器件，还有FPGA、ASIC等。3.软件无线电基本结构DSP的具体应用在接收端天线感应的无线电信号经过低噪声放大后，直接进行数字化，DSP主要对数字化后的信号进行数字下变频、数字滤波、数字解调等信号处理任务[1]。在发射端，需要发射的基带信号通过DSP完成数字调制、数字上变频和数字滤波等信号处理任务，最后由D/A转为模拟信号再经功率放大器放大，由天线发射出去。DSP可以用C和C++进行编程而且可以运行一个操作系统，有其专用的指令集。DSP在不同的软件无线电结构完成的功能不尽相同，但基本实现功能总结如下：（1）正交数字变频。正交数字变频包括两个部分：一是乘法器，二是数字控制振荡器(NCO)。正交数字变频将数字化的信号分成两个信号，一个信号乘以cos(ω0n)，下变频到零中心频率上，形成与原信号相位相同的信号；另一个信号乘以sin(ω0n)，下变频到零中心频率上，形成与原信号正交的相位成分[2]。其中的正弦和余弦波是由数字控制振荡器（NCO）产生的。NCO需要由DSP提供相位累加器、相位加法器及sin/cos表只读存储器。正交数字变频替代了模拟混频部分，将输入信号与NCO产生的本振信号进行混频。信号经过混频后，输出到低通滤波器以滤除倍频分量和带外信号，然后进行抽取处理。（2）多抽样率信号处理。多抽样率是指在一个系统中有两个或两个以上的抽样率。为给A/D转换后的数据流进行降速处理，以解决采样后的数据流速度高而导致后续信号处理速度跟不上的问题，信号经过正交数字变频后，将信号由射频或中频变换到基带，基带信号的最高有用频率远小于变频前的信号。DSP主要完成这一理论中最重要的理论即抽取和内插。（3）调制解调。DSP的传统应用领域之一，就是调制解调器。调制解调器作为联系通信与多媒体信息处理系统的纽带，日益受到重视。DSP中的数字信号处理软件可以加入编码、译码、同步提取、频谱分析、信号识别等功能。DSP中的乘法器、累加器可以更准确地完成调制和解调过程，以单边带调制为例，在模拟技术中有较大难度的移相法在数字技术中就变得容易实现了。文献[3]中介绍了DSP