基于USRP的软件无线电实验系统设计

论文总字数：23802字

摘 要

随着通信产业的不断发展，传统的无线通信系统已经无法适应目前多通信制式并存、通信设备生命周期短和频道资源拥挤等问题。软件无线电就是为解决这些问题应运而生的新型通信技术。

本次设计综合使用了软硬件平台，在USRP上完成了软件无线电实验系统设计。此系统完成的主要功能有模拟、数字信号调制解调，调制信号在不同波段下发送接收。信号调制解调部分主要由主机配合软件实现。利用Labview图形化程序，可以很直观的描述出调制解调的实现过程。信号发射接收部分主要由USRP硬件设备完成。USRP发射机将从主机传来的IQ信号进行上变频和DAC之后，进行IQ混合，产生RF信号后放大发送。接收机接收到信号后，进行ADC和下变频，降低采样率并将IQ信号打包传输到主机程序做进一步处理。

本文对设计过程及系统构成进行了详细的分析，并且针对各种调制解调方式的实现方案进行了相应的仿真和测试，各方案工作正常。最后在硬件上的实现结果表明整个设计确实可行，可以实现软件无线电实验系统在不同波段上正常工作。

关键词：软件无线电、USRP、LabView、数字调制解调、模拟调制解调

A  SOFTWARE RADIO EXPERIMENT SYSTEM DESIGN

BASED ON USRP

04011009 Wu Tianyi

Tutor：Zhang Shengqing,Li Fucheng

Abstract

With the continuous development of the communication industry, the conventional wireless communication system has been unable to adapt to the current coexistence of multiple communication formats.Nowadays, communication equipment’s life cycles has been shorter and shoter,moreover the channel resources congestion also cause problems. Software Radio is a kind of new communication technology aimed to solve these problems .

In this hardware and software collaborative design, with the cooperation of Labview,USRP devices complete software radio experimental system design at last.The main function of this system is to complete analog, digital signal modulation and demodulation, and the modulated signals transmission and reception in different bands.Signal modulation and demodulation parts are mainly completed by the computer with the software.Using Labview graphical program makes it intuitive to describe the implementation process of modulation and demodulation.USRP hardware complete signal transmitting and receiving section.Then USRP completes DUC and DAC.After that,IQ signal will be mixed to produce an RF signal for the last transmission.Receive will catch the signal which will be converted to digital IQ signals through high-speed DAC.Then the device will complete DDC to reduce the sampling rate and packaged IQ signal for further processing.

In this paper, the design process and system construction are analyzed in detail.A variety of corresponding simulations and tests for modulation and demodulation are completed as well.each program works properly.Finally, the hardware implementation results show that the whole design does work, it can achieve the experimental software radio system to work on different bands.

KEY WORDS: Software radio, USRP, LabView, digital modulation and demodulation, analog modulation and demodulation.

目录

摘 要

Abstract

目录

第一章 绪 论

1.1引言

1.2 USRP简介

1.3 LabView简介

1.4本文的主要研究内容及结构

第二章 软件无线电介绍

2.1 软件无线电简介

2.2 软件无线电发展历史

2.3 软件无线电特点

2.4软件无线电系统AD/DA

第三章 调制解调理论与仿真

3.1调制解调概念及分类

3.2 AM调制解调原理与仿真

3.2.1 AM调制

3.2.2 AM解调

3.3 FM调制解调原理与仿真

3.3.1 FM调制

3.3.2 FM解调

3.4 ASK调制解调原理与仿真

3.4.1ASK调制

3.4.2ASK解调

3.5 FSK调制解调原理与仿真

3.5.1 FSK调制

3.5.2FSK解调

3.6 PSK调制解调原理与仿真

3.6.1 PSK调制

3.6.2 PSK解调

3.7 QAM调制解调

第四章 基于USRP的软件无线电实验系统实现

4.1 USRP无线通信系统系统构架

4.2 AM调制解调

4.3 FM调制解调

4.4 ASK调制解调

4.5 PSK调制解调

4.6 FSK调制解调

4.7 QAM调制解调

第五章 总 结 与 展 望

5.1全文总结

5.2课题展望

致 谢

参考文献

第一章 绪 论

1.1引言

1837年，美国科学家莫尔斯发明了人工电报装置，实现了电信史上第一次信号编码。从此，无线通信开始走进人们的日常生活。在这短短的近180年内，由于不断扩大的市场需求和技术的长足进步，无线通信发生了翻天覆地的巨变，取得了令人惊叹的成果。

随着社会经济的不断发展，通信业务已成为人们日常生活不可或缺的关键一环。这一方面使得通信设备的生命周期大大缩短，开发费用不断上升；另一方面，由于在新的通信制式与标准不断提出的同时，老的通信系统依旧在使用，这就使得不同通信系统之间的互通互联问题变的更加复杂。因此，在当下这种通信问题日益突出的新局面下，以硬件设备为基础的传统无线通信系统已经无法完全适应。随着各种通信业务的迅猛发展，各个频段都逐渐被占据，有限的无线通信频段资源已经显得越来越拥挤。频带资源匮乏、利用率低下已经成为当下通信产业不得不面对的重大问题，这就要求现有频带的利用率更高以及抗干扰能力更强。然而，如果墨守成规，沿着传统通信结构的道路发展，很难对频带进行重新划分。因此，寻求一种在满足新一代通信系统需求的同时，又能兼容旧的通信体制，并具有灵活性、可扩展性的新型无线通信系统体系已经成为当下通信业的必然需求。

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