1、 1 毕业设计文献综述 电子信息工程 基于软件无线电的直接扩频方案的实现 前言 随着通信技术的迅猛发展，新的通信体制和标准不断推出，传统的依靠硬件的通信在跟新换代、不同体制间的互通等方面暴露出了极大的弊端， 如今， 设备的通信功能的实现仅仅依赖于硬件发展 已经不能满足于现代通信的需求， 在这种情况下，软件无线电应运而生。它是一种新的通信技术，提出了一种崭新的设计、制造和使用无线通信系统与设备的思想，摆脱了面向用途而完全依赖硬件的传统无线电设计思路，通过一种模块化的通用硬件平台，把系统提供的业务从长期依赖于固定电路的方式中 解放出来，构筑一个统一的硬件平台，通过对电台功能的充分数字化和软件化，采
2、用不同的软件功能模块就可以实现不同的通信功能。软件无线电把无线通信技术提升到了一个新的高度，由于具有很好的灵活性和经济性，引起了国内外多方面的重视和关注。 无线通信中最重要的技术之一就是扩频技术，而 直接扩频作为目前扩频通信中使用最多、最为典型的一种工作方式，正在各方面得到越来越广泛的应用，在软件无线电平台上实现直接扩频已成为研究的热点。本文主要从软件无线电及扩频技术的基本概念及原理出发，探讨基于软件无线电实现直接扩频的各种优势以及国内外研 究状况，并设计了通过软件无线电平台实现直接扩频的方案，介绍了数字信号处理中长码产生、长码扩频及解扩的基本原理。通过在软件无线电平台上对长码进行直接扩频和解
3、扩频并用软件仿真，最终实现了基于软件无线电的直接扩频方案。 主体 美国是第一个建立实用软件无线电系统的国家。美国军方的“ SPEAKeasy”和麻省理工学院的“ Spectrum Ware”系统，不仅首次证实了软件无线电的可行性和优越性，而且成为软件无线电系统研制中存在的两种体系机构的典型代表。到目前为止，国外对于软件无线电的研究已更多地倾向于较完整的实用或 仿真系2 统的建立，除了美国军方的“ SPEAKeasy”和麻省理工学院的“ Spectrum Ware”系统外，陆续见诸文献的还有美国其他大学、公司以及欧洲和日本的相关系统研究，他们所做的工作都比较全面、深入和更接近实用环境。这一方面是
4、由于国外对软件无线电的研究起步较早，另一方面与所在国家的政府、军方、企业和科研单位间的通力合作有很大的关系。当然，他们在项目中对人员和资金的巨大投入也是非常重要的有利因素。 在国内，研究软件无线电起步较早的是一些著名的大学、军事院校及科研机构、如清华大学的“ 863”软件无线电项目。 不过限于技术、器件和资金等各方面的不利因素，真正建立起来并通过文献报道的软件无线电实用系统的为数不多，因此国内研究最多的是实现软件无线电系统的方案。在我国提出的 TD-SCDMA无线传输 3G 国际标准中，采用了软件无线电技术。 TD-SCDMA 标准及系统在一定程度上代表了国际上移动通信技术的发展方向。当前，软
5、件无线电已经被公认为是新一代移动通信系统的支撑技术之一，正在无线通信领域得到广泛的研究和开发。 软件无线电的应用有着很多优势。软件无线电具有灵活性，可通过增加各个软件模块，方便地增加所需的新功能，采用不同的软 件功能模块即可轻松实现不同的通信功能。 系统不再需要搭建复杂的硬件系统，为技术和产品的研究开发提供一个新概念和通用无线通信平台，只需通过改变软件模块来实现不同的调制方式，而不需要改动系统的硬件结构，大大降低了开发成本和周期；同时为设备制造商和运营商降低投资风险，提高效益； 在软件无线电中，诸如编码、调制及信道带宽等，都可进行动态的调整，用来适应网络标准和环境、网络通信负荷及用户需求的变化
6、。软件无线电还具有较强的开放性，因为采用了标准化、模块化的结构，所以其硬件可随器件和技术的发展不断更新或扩展，软件也根据需要随 时不断地进行升级 。 扩频通信方式早在 20世纪 40年代就被提出，它是在军事战争中发展起来的。近年来，民用通信取得了突飞猛进的发展。扩频通信已广泛用于 GSM 基站联网、局域网互联、用户线路延伸、电力远程监控等各个领域，由于其抗干扰能力强、系统误码率低、建设方便、节省经费的特点，越来越受到广大客户的青睐。就调制方式而言，扩频通信与传统的数据通信没什么差别，它的特别之处是在调制之3 前增加了一个扩频处理环节，把待传送符号用特征码进行扩展，扩展后的符号成为码片；在接收端
7、同样增加了一个解扩处理的环节，将个码片恢复为一个符号 。因为良好的抗干扰性，扩频通信成为目前最强有力的电子对抗手段之一。虽然数字化、软件化程度还没有达到十分完善的程度，但这恰恰证明了其具有极大的发展空间。 直接序列扩频是目前使用最多、最典型的一种扩频工作方式。 它将要发送的信息用比信息速率高很多倍的伪随机码序列扩展到很宽的频带上发射出去，在接收端用与发射端相同的伪随机序列码对接收到的扩频信号进行相关解扩处理，恢复出原来的传输信息，从而达到通信的目的。 直扩系统最早的应用是在军事通信中作为具有很强抗干扰性的通信手段。直扩信号的功率谱密度低，具有隐蔽性和低的截获概率， 从而抗侦察、抗截获的能力强；
8、另外，对其他系统引起的电磁环境污染小，利于多种系统共存。直扩伪随机序列的伪随机性和密钥量使信息具有保密性，即系统本身具有加密的能力。利用直扩伪随机序列码型的正交性，可构成直接序列扩展频谱码分多址系统。它还具有抗宽带干扰、抗多频干扰及单频干扰的能力。利用直接扩展频谱信号可实现精确的测距定位，当采用一个较长周期的 PN 码序列作为发射信号，用它的目的地反射回来或转发回来的 PN 码序列的相位进行比较，即比较相差的码片数，可以看出其时间差，并换算出距离。如果PN码速率很高，码片宽度很窄，就能进 行精确的定位，全球定位系统（ GPS）就是采用了直扩技术。目前，直扩系统应用已从军用走向民用，在通信领域也
9、会越来越受到重视。它不仅用于 CDMA 蜂窝移动通信系统，在局域网、卫星通信等领域也获得了广泛的应用。 将软件无线电引入直接扩频系统中，可在基带部分由软件模块实现扩频调制和信息调制，在接收端也由软件实现对信号的解扩频及信息解调。基于软件无线电实现直接扩频，在与传统的硬件为主构成的无线通信系统实现相同的功能的同时，还具备了众多硬件系统无法比拟的优点。它的系统结构开放，易于新技术的应用；关键功能模块化，方便系统升 级；控制和处理软件化，系统生命周期长；功能部件通用化，设备可互操作。可以看出 ，使用软件无线电技术的直接扩频通信具有很强的抗干扰能力，系统的灵活性很高，此外，软件无线电的应用还大大降低了
10、开发成本，系统有很高的复用性，降低了投资和开发的风险，证明将软件4 无线电技术应用于扩展频谱系统是卓有成效的， 基于软件无线电实现直接扩频的技术具备了极大的优势，具有广阔的发展前景。 基于软件无线电的直接扩频方案， 从软件无线电及直接扩频的基本概念出发，阐述了软件无线电的概况，扩频通信的原理以及扩频通信中的直接序列扩频，软件无线电平台 的结构，用软件无线电实现的方式及优点，并 在软件无线电实验平台上，利用软件 CCS 通过 C编程，实现长码产生和冗余校验，以及进行直接扩频和解扩频并仿真。通过该方案的实现，能让人了解软件无线电以及扩频通信的一些基本原理，对该领域科技的发展拥有一定的认识。 总结
11、此次设计中 主要探讨了通过软件无线电实现扩频通信中的直接扩频通信的方案， 涉及到了软件无线电以及扩频知识。能够把所学的专业知识应用到具体实例中，有效地巩固所学的基础理论知识和各种软件，真正做到学有所用。于此同时，通过从各渠道搜集文献资料，可以熟悉专业文献资料查 找和资料积累方法，提高了对文献资料的归纳、分析、综合运用能力。而且还提高了独立分析问题和解决问题的能力，加强独立从事专业技术的能力，为科研活动奠定扎实的基础。软件无线电 需 要将现代先进的通信技术、微电子技术和计算机技术结合在一起 ,是 一个需要 很强的综合实力 的项目，本次设计只能对该领域作些简单的了解，要想对软件无线电进一步了解，还
12、需要付出更多的努力。 扩频技术自身的理论和技术都已趋于完善，其再一次实现大发展的机遇存在于与其它新技术的结合之中 ，所以利用软件无线电实现扩频，具有深远的意义。 参考文献： 1樊昌信 ，曹丽娜 .通信原理 M.第 6版 .北京 :国防工业出版社 .2009. 2傅祖芸 .信息论 M.第二版 .北京 :电子工业出版社 .2009. 3叶中付，吴涛，徐旭 .扩频通信系统的软件无线电实现结构及性能分析 J.电子学报， 2001,1 4高道强，周子琛 .扩频通信接收系统的软件无线电实现方法 J.现代电子技5 术 ,2003,10 5刘波粒，刘彩霞，焦仁普 .基于软件无线电的直接扩频接收机的研究 J.河
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