基于软件无线电的通信综合测试仪的DSP软件算法与实现

论文摘要

在通信设备、雷达、广播设备、微波器件、医疗设备等的设计与生产过程中,经常需要对信号进行频谱分析,同时还需要对信号的多种参数进行测量,如射频信号的频率、功率,调制信号的调制度,解调输出的音频信号的失真度等。为了满足以上的应用需求,通信综合测试仪集成了五个功能:频谱仪、频率计、功率计、调制度分析仪和音频分析仪。通信综合测试仪是基于软件无线电的思想,其硬件部分由射频下变频模块和中频数字化处理模块组成,选用的是TI公司的高性能定点DSP:TMS320C6416。本人所做的主要工作如下:理解通信综合测试仪的总体设计方案,明确中频数字化处理模块中DSP的接口方式和详细功能;基于预先提出的指标进行各种算法的选择与仿真;制定DSP与PCI主机,DSP与FPGA的命令和数据交互的通信协议;完成了所有DSP软件代码的编写和调试,通过整机联调验证了DSP软件开发的正确性和稳定性;基于通信综合测试仪的硬件特性,优化测量结果,以达到整个系统的预期指标;编写bootloader的程序,实现上电后DSP程序的自动加载并运行。该通信综合测试仪实现了预期的五个测量功能,能满足预先提出的所有指标,并且在信息产业部电子402计量站完成了所有指标的鉴定。DSP作为其核心处理器,集成了大量的算法,高效且充分的利用了DSP的硬件资源完成了各种测量任务。通信综合测试仪具有友好的人机界面显示,把虚拟仪器的应用扩展到了频率高达3GHz的射频信号分析,满足高性能、易操作、小体积、低功耗的要求。

论文目录

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• ABSTRACT
• 图目录
• 表目录
• 缩略词表
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 研究内容
• 1.3 论文结构及内容安排
• 第二章 通信综合测试仪的系统结构与理论基础
• 2.1 通信综合测试仪的系统结构
• 2.2 软件无线电体系简介
• 2.3 中频数字采样理论
• 2.3.1 低通信号采样理论
• 2.3.2 带通信号采样理论
• 2.4 数字下变频的原理
• 2.4.1 正交数字混频的结构
• 2.4.2 整数倍抽取的原理
• 2.4.3 软件无线电中的高效数字滤波
• 2.4.4 数字下变频模块的结构
• 第三章 DSP 芯片的硬件结构与应用
• 3.1 DSP 芯片结构及片上外设配置
• 3.1.1 TMS320C6416 结构介绍
• 3.1.2 片上外设配置概要
• 3.2 集成开发环境CCS 简介
• 3.3 DSP 软件的总体设计方案
• 3.3.1 DSP 的接口设计
• 3.3.2 DSP 的软件流程
• 第四章 中频数字化处理中的DSP 算法实现
• 4.1 通信综合测试仪的主要指标与DSP 的算法概要
• 4.1.1 通信综合测试仪的系统指标
• 4.1.2 DSP 中实现的算法概要
• 4.1.3 系统指标与DSP 算法精度的关系
• 4.2 频谱仪的算法与仿真
• 4.2.1 任意点复数FFT 算法
• 4.2.2 窗函数特性分析
• 4.2.3 不同SPAN 下的频谱分析方式
• 4.2.4 频谱分析中实际物理信号与零中频信号的对应关系
• 4.3 频率计的算法与仿真
• 4.3.1 频率测量算法的原理
• 4.3.2 本文提出的测频算法
• 4.3.3 各种算法的仿真结果及比较
• 4.3.4 通信综合测试仪中应用的测频算法仿真
• 4.4 功率计的算法与仿真
• 4.4.1 功率计测量原理
• 4.4.2 功率计算法仿真
• 4.5 调制度分析仪的算法与仿真
• 4.5.1 调制度分析流程
• 4.5.2 AM 信号调幅度测量原理与仿真
• 4.5.3 FM 信号调频指数测量原理与仿真
• 4.6 音频分析仪的算法与仿真
• 4.6.1 音频分析测量原理
• 4.6.2 音频分析算法仿真
• 第五章 系统功能的实现与验证
• 5.1 通信综合测试仪的硬件实物图
• 5.2 测量结果显示——仪器界面
• 5.3 信息产业部电子402 计量站的鉴定结果以及同标准仪器的比较
• 5.3.1 频谱仪测量结果验证
• 5.3.2 频率计测量结果验证
• 5.3.3 功率计测量结果验证
• 5.3.4 调制度分析仪测量结果验证
• 5.3.5 音频分析仪测量结果验证
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间的研究成果