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64110字硕士毕业论文基于软件无线电技术的高效实时信息传输系统研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:64110字
论点:样机,系统,序列
论文概述:

本文是无线电硕士毕业论文,本文结合课题背景重点介绍了无线通信系统的总体方案设计、电台设计和试验验证情况等。研究成果基于软件无线电技术的无线通信系统总体方案、满足高效实时

论文正文:

第一章导言

为确保设备间可靠高效的协同作战,要求通信系统与现有主要通信设备兼容互操作,具有较强的抗干扰数据通信能力,能够更好地满足陆海空空武装部队和二炮等各种武器联合作战的新一代战术通信需求。为了满足现代信息战对军事通信系统互操作性、兼容性、可靠性、灵活性、保密性、生存性和抗干扰能力的要求,采用软件无线电设计,采用QPSK、8PSK、跳过QPSK、8PSK等抗干扰方法,提高系统的抗干扰能力。新功能的实现可以通过修改软件来满足系统升级的需要,缩短开发周期,降低开发成本。因此,本文采用总线结构,充分实现模块化和标准化,构建了一个通用的硬件平台。软件以高速模数转换器、现场可编程器件FPGA为基础,结合数字信号处理技术,用于设置系统参数、指定传输协议、自适应改变调制解调模式和算法、基带编码等。以满足不同用户的具体技术要求和系统功能。我选择了基于软件无线电技术的扩频和跳频技术方案,全面贯彻“三个现代化”的设计理念。根据不同功能和专业技术对通信站进行模块化设计,使系统工作更加稳定可靠,便于系统测试、故障诊断和系统维护。同时,充分发挥不同技术专长的设计师独立开展相关技术研究工作,提高研究团队的工作效率,缩短产品开发周期也是有益的。

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第二章与主题

2.1软件无线电技术相关的理论基础

上述结构的最大特点是具有良好的通用性,可用于实现多频段、多调制方式和多址通用无线通信站。然而,对模数转换器/数模转换器和后端数字信号处理器有非常高的性能要求,由于技术限制,目前很难实现这些要求。因此,目前常用的是中频数字化,中频数字化的结构图如图2-2所示。它通过一次和二次混频将高频信号降低到中频信号频率,并对中频信号进行带通采样和数字信号处理。采用这种结构,可以大幅度降低对模数转换器、数模转换器和数字信号处理器的性能要求,成本低,实现简单。本文打算采用这种结构。在我国,从“七五”到“十一五”期间,已经对软件无线电技术进行了大量的项目前期研究,如主要集中在各个专业领域的工厂。经过多年的技术投入,我国战术抗干扰软件电台取得了长足的进步,许多关键技术也有所突破。软件无线电技术主要用于民用领域,包括移动电话、移动电话基站、无线局域网和通用网关。软件无线电技术仍然反映在美国军方的多武器统一MBMMR电台中。

2.2扩频通信技术
但是扩频码的选择也是一个关键问题。扩频码的类型、性能和码长对系统性能有很大影响,一般遵循几个原则[11]: 1)它具有尖锐的自相关特性:扩频码的相关主峰越高,旁瓣越好,以便于通信系统的同步。2)最小互相关值:同一系统的扩频码组之间的互相关在任何时延下都应尽可能小,即正交或准正交,以有效抑制相邻地址信号对传输信号的干扰。3)足够数量的扩频码组:对于一定长度的扩频码序列,应提供足够数量的扩频码组,以提高系统的用户容量,最大限度地利用频率资源。4)易于工程实现:代码序列应易于生成和复制。5)序列复杂度尽可能大:防止传输信息被截取或解码,以提高传输信息的保密性和安全性。构造扩频码序列有多种方法,如M序列、M序列、黄金码和时钟控制码。M序列具有最好的汉明相关性,易于实现。虽然可以生成的序列组数量很少,但理论研究最为成熟。非线性变换方法可以增加序列复杂度和非线性,得到的伪随机序列扩频码具有良好的性能。DSSS通信系统的框图如图2-4和图2-5所示。在发射端,信号源输出信号a(t)和伪随机码tc(模2相加得到扩频序列td)(,其速率与伪随机码速率相同;然后载波被扩频序列调制,以获得调制的中频信号。接收端对接收到射频信号进行低噪声放大和混频处理,然后利用与始发端相同且同步的伪随机码序列对扩频信号进行相关解扩,然后进行基带信号滤波,恢复所需基带信号。

第三章系统计划..........................................................11
3.1系统组成......................................................11
3.2系统操作系统.............................................12
3.3系统调制模式..........................................................12
3.4系统抗干扰模式.............................................12
3.5系统同步模式..........................................................13
第四章系统设计..........................................................18
4.1主站.............................................18
第五章原型调试和测试..........................................................62
5.1原型开发概述...............................................62
5.2原型调试..............................62

第五章原型调试和测试

5.1原型开发概述
根据项目开发计划,已分阶段开发两套通信系统原型。功能原型开发的第一阶段于2008年完成,实现了关键技术研究和系统原理建设的研究目标。工程原型开发的第二阶段于2010年完成。样机满足性能要求,系统运行稳定。通过系统对接测试、可靠性测试、环境适应性测试、电磁兼容性测试等,实现了基于软件无线电技术的通信设备工程。该系统主要由主站通信设备、从站通信设备、主站通信试验台、射频天线和从站通信试验台组成。通信设备主要由主控模块、数据基带模块、调制解调模块、传输模块、接收模块和射频功率放大器组成。主从站通信试验台用于模拟通信设备上位机的通信终端,包括数字通信设备和语音通信设备。由于其他原因,本文没有附上原型图片。

5.2原型调试[/BR/]在完成上述单板的调试后,根据相应的安装位置将每块板安装在通信设备机柜中,根据接线图连接机柜中的电缆,用数字万用表测量接线的正确性以及导线之间的绝缘是否满足要求,并重点检查电源接线的正确性。打开电源,按下通信设备面板上的电源按钮,启动通信设备。观察各板对应的操作指示灯是否正常;在专用测量接口插座上测量系统时钟和基带(接收/发送)参数;在面板上设置工作频率,测量频率合成器和发射机的输出频率是否与设置一致;测量跳频模式下的跳频序列是否满足设计要求。单板调谐试验中示波器测得的数据波形图如图5-1所示。定时控制和扩频信号的正确性可以通过波形来判断。
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第六章总结与展望

在我主管的指导下,参与并完成了系统需求分析、方案论证、关键技术研究和工程设计,组织并完成了无线电台的硬件调试、软件调试、单机调试和系统调试,以及与d1和d2的无线电台系统对接测试。在研究小组的共同努力下,所有的研究内容已经完成,研究目标已经实现。设计样机的各项性能指标均满足设计要求,并已通过最终验收。本文涵盖了广泛的知识,包括数字通信、扩频通信、电子技术、数字处理技术等方面的知识。通过参与本课题的研究,提高了无线通信技术的整体设计能力、项目开发组织协调和专业水平,以及Protel 99SE、ISE、Modelsim、Matlab、c++等设计工具的应用。熟练掌握了。本文以本课题为背景,重点研究了无线通信系统的总体方案设计、无线电台设计和测试验证。研究成果包括基于软件无线电技术的无线通信系统总体方案,满足高效实时数据传输要求的控制协议算法,以及在任意频率点以任意方式实现从机到主机的自同步。

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参考文献(省略)