基于多DSP的信号处理系统的设计

论文摘要

以现代通信理论为基础,以数字信号处理为核心,以微电子技术为支撑的软件无线电自1992年提出以来,取得了令人瞩目的进展。软件无线电突破了传统无线电台以可扩展性差的硬件为核心的设计局限性,强调以开放性的硬件为通用平台,尽可能地用可升级、可重配置的应用软件来实现各种无线电功能的设计新思路。本文简要概括了软件无线电的理论基础和基本结构,并针对信号的实时解调处理,提出了基于多DSP并行处理的系统设计思想,利用软件无线电技术,采用多个DSP芯片设计开放性的硬件通用平台,实现了一个可升级、可重新配置、能对多种信号进行实时解调的基于多DSP的信号处理系统。论文重点阐述了基于多DSP的信号处理系统的设计与实现,它采用模块化、总线结构设计,由前端信号预处理模块、AD变换模块、多DSP处理网络、控制管理平台以及信号处理软件组成。论文所研究的系统的创新点在于:构建多DSP和计算机互连的双总线硬件体系结构,实现了适合于高速数字信号处理的多DSP互连总线技术,以及基于多DSP的并行解调处理技术。该系统的软件设计基于Windows 2000/XP环境,主要由前端预处理控制程序、多DSP信号分析处理平台应用程序、基于IP Core的CPCI设备驱动程序和实时解调处理软件组成。目前,论文所研究的基于多DSP的信号处理系统已成功应用于工程实践,经过多家单位的试用,运行稳定可靠,解决了一批非标准信号的实时解调处理问题,得到了用户的充分肯定,具有实际的推广应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 背景及问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究的目标及其主要的内容
• 1.4 本文的组织结构及其章节编排
• 第二章 软件无线电的理论基础
• 2.1 信号采样技术
• 2.1.1 Nyquist 采样定理
• 2.1.2 过采样
• 2.1.3 带通采样
• 2.2 多速率信号处理
• 2.2.1 整数倍抽取
• 2.2.2 整数倍内插
• 2.2.3 多级抽取
• 2.2.4 带通信号的采样率变换
• 2.3 抽取滤波器原理
• 2.3.1 积分梳状（CIC）滤波器
• 2.3.2 半带（HB）滤波器
• 2.4 软件无线电的基本结构
• 2.4.1 射频低通采样数字化结构
• 2.4.2 射频带通采样结构
• 2.4.3 宽带中频带通采样结构
• 2.5 论文研究涉及的理论
• 2.6 本章小结
• 第三章 基于多DSP 的信号处理系统技术指标和总体设计
• 3.1 系统总体设计框架
• 3.2 软件总体设计框架
• 3.3 系统主要功能和技术指标
• 3.4 设计说明
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于多DSP 的信号处理系统设计与实现
• 4.1 信号预处理模块
• 4.2 多DSP 处理网络模块
• 4.2.1 DSP 芯片的选型
• 4.2.2 多DSP 处理网络逻辑结构
• 4.2.3 多DSP 处理网络工作原理
• 4.2.4 多DSP 处理网络的物理结构
• 4.3 基于多DSP 的信号分析平台应用程序的设计
• 4.4 CPCI 总线控制及驱动程序设计
• 4.4.1 Compact PCI 总线
• 4.4.2 使用FPGA 的IPCore 实现66MHz 64 位的CPCI 总线协议控制
• 4.4.3 基于IP CORE 的CPCI 总线软件驱动程序
• 4.5 DSP 内部代码的开发与加载
• 4.5.1 利用Visual DSP＋＋软件工具和仿真器开发DSP 内部代码
• 4.5.2 DSP 链路口通信程序的设计实现
• 4.5.3 多DSP 加载文件模块的设计
• 4.6 实时解调处理软件
• 4.7 本章小结
• 第五章 基于多DSP 的信号处理系统测试
• 5.1 测试环境和仪器设备
• 5.2 测试步骤和方法
• 5.3 主要测试功能、性能及结果
• 5.4 测试结果分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文工作回顾
• 6.2 成果及意义
• 6.2.1 构建多DSP 和计算机互连的双总线硬件体系结构
• 6.2.2 实现了适合于高速数字信号处理的多DSP 互连总线技术
• 6.2.3 基于多DSP 的并行解调处理技术
• 6.3 展望
• 参考文献
• 附录1 解调模块的误比特率测试结果和曲线图
• 致谢
• 作者攻读学位期间发表的论文