摘要：随着无线个人通信系统的发展，新系统层出不穷，也使得过去以硬件为主的无线通信体制难以适应这种局面。本文首先对软件无线电技术的发展现状进行分析，在此基础上分析了目前的调制信号识别技术，最好设计了系统的详细实现方案，提出了系统的总体配置，硬件实现方案和软件算法。

关键词：软件；无线电；硬件实现

1、软件无线电概述

软件无线电主要由天线、射频前端、高速A/D-D/A转换器、专用数字信号处理器（数字上/下变频器）、通用数字信号处理器（DSP）以及各种软件组成。软件无线电的天线要求覆盖比较宽的频段，一般使用宽带多频段天线。射频前端在发射时主要完成模拟上变频、滤波和功率放大，得到适合天线发射的射频IF信号，接收时完成相反的过程，主要实现滤波、放大和模拟下变频，将天线端接收的射频信号转换为适合后续处理的模拟中频信号。高速A/D-D/A转换器实现模拟中频与数字中频的转换。模拟信号数字化后的处理任务全由DSP软件承担，为了减轻通用DSP的压力，通常把A/D变换器传来的数字信号经过专用数字信号处理器件处理，DDC/DUC用于实现数字中频与数字基带信号的转换，基带信号再送入高速DSP进行处理。软件无线电台全部的软件功能几乎都在通用数字信号处理器中实现。软件无线电台硬件平台的通用性以及软件功能的模块化，使得软件无线电系统具有诸多优点：开放性、灵活性、经济性。因此，软件无线电系统的运营、维护、升级变得相当容易。软件无线电无疑是未来无线通信的发展方向。

软件无线电台硬件平台的通用性以及软件功能的模块化，使得软件无线电系统具有诸多优点：开放性、灵活性、经济性。因此，软件无线电系统的运营、维护、升级变得相当容易。软件无线电无疑是未来无线通信的发展方向。

2、调制信号识别技术

随着新的信号调制类型不断出现，更多复杂信号将被广泛应用于各种通信系统随着通信新技术和新系统的发展，为了满足用户的不同需求，通信信号采用了多种不同的调制方式。从而产生了很多需要信号调制类型识别的领域。例如：SDR系统、自适应调制技术、民用信号频谱监测管理和军事电子对抗、信息战等方面。在这些领域中，信号调制识别技术是不可或缺的，其目的是在未知调制信息的前提下，判断通信信号的调制方式，并估计相应的调制参数。

数字调制按照在不重叠的符号间隔发送的信号是否存在相关性可以分为有记忆和无记忆两种。某些调制信号，如连续相位移频键控（Continuous Phase Frequency Shift Keying，CPFSK）、最小移频键控（Minimum Shift Keying，MSK），这些信号的连续符号间隔发送的信号之间有相关性，属于有记忆调制。有记忆调制的这种相关性的引入通常是为了发送信号频谱的形成，以便与信道的频谱特性相适应。对于振幅键控（Amplitude Shift Keying，ASK）、相移键控（Phase Shift Keying，PSK）、频移键控（Frequency Shift Keying，FSK）、正交幅度调制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）、正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM），这类调制信号不需要在连续符号间隔发送的信号之间引入相关性，属于无记忆调制。

3、系统方案设计

3.1 系统的总体构想

在软件无线电技术的实现中，目前主流的硬件技术是通用信号处理器（以DSP为代表）和现场可编程逻辑阵列（以FPGA为代表）。软件无线电台实现关键在于信号处理速度，即实时性问题。

上电后，DSP完成BootLoader和对自己工作方式的配置，然后DSP进入等待状态。一旦计算机串口向板卡发送信令或数据，串口芯片便会产生中断请求信号，DSP响应该中断请求并接收串口数据，DSP根据信令要求选择相应的调制类型和调制参数，按照调制参数确定数字上/下变频器的初始化参数，然后通过FPGA接口电路向AD9857、AD6654发送控制字，完成初始化。随后，调制DSP进行数据调制，并将基带已调信号以DMA方式发送至FPGA的FIFO缓冲区，再通过FPGA接口到达AD9857完成数字上变频，随后进行D/A变换得到中频模拟信号。接收端AD6654将捕获的中频模拟信号进行D/A变换和数字下变频，得到数字基带信号并以固定的时钟写入FPGA的FIFO缓冲区，FPGA逻辑对接收到的数据进行突发信号检测，一旦确定为信号到达，待FPGA的FIFO半满后，向解调DSP产生中断请求，DSP响应该请求并启动DMA传输，接收FIFO数据完成解调，并将解调结果发送给串口芯片，串口向计算机产生中断信号，计算机响应中断接收解调数据。

3.2 系统硬件参数配置

硬件的参数配置以满足软件算法需求为目标。

（1）DSP

ADSP-TS101总线时钟取50M，内核时钟250M，跳线倍频因子取5。

（2）FPGA

Cyclone EP1C12Q240C8系统时钟取50M。在FPGA内部，可根据需要选用锁相环或分频器，实现系统时钟的倍频或分频。

（3）数字下变频器AD6654

AD6654片内集成A/D最高采样速率高达92.16Mhz，根据输入的中频信号的频率范围对其进行过采样（低通抽样）和欠采样（带通抽样）。所谓过采样是指用高于输入信号最高频率两倍以上的采样速率进行低通采样，而欠采样则是按高于输入信号带宽两倍以上的采样速率进行带通采样。因此，当采样速率为92.16Mhz时，若输入中频频率小于46Mhz，可以进行过采样，高于46Mhz采用欠采样。

3.3 软件电台算法总体设计

通过构建软件无线电通用调制解调平台，在这一通用平台上重点实现π/4-QPSK、GMSK、QAM4、OFDM调制解调。本系统收发机协调并行工作，发射机初始化完毕后就进入等待状态，直到上层（本系统中是PC机串口）信令或有数据到达，则发射机按照信令选择调制类型和调制参数，对数据进行相应的调制，然后送入FPGA接口进行后续处理。接收机初始化完毕后也进入等待状态，直到FPGA接口中数据满，接收机产生接受中断，接收一帧数据，并进行突发检测（为了预留FPGA资源，方便系统功能扩充，将突发检测算法转移到了DSP）和数据解调。

4、展望

软件无线电台硬件平台的通用性以及软件功能的模块化，使得软件无线电系统具有诸多优点：开放性、灵活性、经济性。因此，软件无线电系统的运营、维护、升级变得相当容易。软件无线电无疑是未来无线通信的发展方向。

5、参考文献

[1] 杨小牛，楼才义，徐建良．软件无线电原理与应用,第一版.电子工业出版社,北京，2001.

[2] 归行茂，李重华，柴常智.数学手册.上海科学普及出版社，上海，1993.

[3] 刘鹏，赵林靖，吕卓，“基于高速传输技术的OFDM系统设计”，单片机与嵌入式系统应用，pp12-14,2006年10月

[4] 佟学俭，罗涛.OFDM移动通信技术原理与应用.北京：人民邮电出版社.2003.6

[5] 伊长川，罗涛，乐光新.多载波宽带无线通信技术.北京：北京邮电大学出版社.2004.7