基于DSP的全数字低中频收发机的设计与实现

论文摘要

软件无线电(SDR)系统是利用软件方式，控制可编程硬件来更改系统参数，以便适应不同的需要。它有两个核心思想，首先是将数字化区域由接收机推广到发射机，并用数字方式实现了几乎全部的基带和中频系统。其次就是信号处理部分，诸如：调制解调、上／下变频、滤波器设计等模块全部构建在硬件平台上用软件实现。而且随着可编程器件(如：FPGA、DSP等)性能上的飞速提升，又使以上这一切的实现变得更加便捷和简易，所以结合跳频通信技术，设计一款基于DSP的多业务全数字低中频收发机，便是本课题的主要研究目标。本文首先介绍了DSP处理器及其开发环境，然后完成了包括数据格式，调制方式，纠错码方式和交织器等部分的全数字低中频收发机通道设计；接着着重介绍了系统中使用的音频压缩算法CVSD(连续可变斜率增量调制)的原理和实现，作为前向纠错码的卷积码编码理论和编解码的实现，MSK数字调制解调及其前馈同步算法的原理和实现。最后，基于这些理论知识并结合某军用跳频电台标准，确定了该低中频收发机的实现方案，制定了软件的程序框架，并在以DSP为核心的硬件平台上实现该全数字低中频收发机。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 课题研究的目的与意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 作者在论文中的主要工作
• 2 数字信号处理器DSP及其软件开发环境
• 2.1 DSP芯片的发展和特点
• 2.1.1 DSP芯片的发展
• 2.1.2 DSP芯片的特点
• 2.1.3 性能指标
• 2.2 TMS320C6000系列DSP
• 2.2.1 TMS320C6000简介
• 2.2.2 TMS320C6000的结构特点
• 2.2.3 C6000系列CPU结构
• 2.3 TMS320C6000的软件开发环境
• 2.3.1 TMS320C6000的集成开发环境CCS
• 2.3.2 实时操作系统DSP/BIOS
• 2.4 本章小结
• 3 全数字低中频收发机的系统设计
• 3.1 总体方案介绍
• 3.1.1 话音通信
• 3.1.2 数传通信
• 3.2 信道编解码方案
• 3.2.1 采用（2,1,7）卷积码作为前向纠错码来对抗随机性差错
• 3.2.2 采用数据交织的方法对抗信道的突发错误
• 3.3 MSK数字调制解调方案
• 3.3.1 MSK原理
• 3.3.2 MSK数字调制算法
• 3.3.3 MSK数字解调算法
• 3.4 同步机制
• 3.4.1 频偏估计和位定时
• 3.4.2 帧同步
• 3.5 本章小结
• 4 全数字低中频收发机的关键模块介绍
• 4.1 CVSD数字编译码模块
• 4.1.1 增量调制原理
• 4.1.2 连续可变斜率的增量调制
• 4.2 卷积编码器和维特比译码器
• 4.2.1 （2,1,7）卷积编码器的设计
• 4.2.2 Viterbi译码器的设计
• 4.3 MSK数字调制解调模块
• 4.3.1 发送部分软件设计
• 4.3.2 接收部分软件设计
• 4.4 数字低通滤波器在DSP中的实现
• 4.4.1 FIR滤波器低通设计
• 4.4.2 椭圆IIR滤波器
• 4.5 本章小结
• 5 测试方案及实验结果
• 5.1 CVSD数字编译码模块的测试
• 5.2 信道编解码模块的测试
• 5.3 MSK数字调制解调模块的测试
• 6 结论
• 参考文献
• 附录A 全数字低中频收发机实物效果图
• 作者简历
• 学位论文数据集