软件无线电(Software-Defined Radio)是最近几年来提出的一种新的实现无线通信的体系结构。它的基本概念是把硬件作为无线通信的基本平台，而把尽可能多的无线及个人通信功能用软件实现，打破了有史以来设备通信功能的实现仅仅依赖于硬件发展的格局。SDR主要依靠软件来完成接收系统的各项功能，如智能天线、信号识别、调制解调等，其优点在于可以使产品的硬件大大简化，可靠性大大提高，便于生产和维护，可以通过更新软件来实现产品的功能升级等。数字化调制、解调是软件无线电技术（SDR）中的一个重要内容。π/4QPSK信号相对一般的QPSK信号具有频谱更加集中，更有利于实现位同步的优点。数字化调制的基本要求是产生性能好的调制信号波形，计算量小。
本课题是基于基带波形数字化生成的π/4QPSK信号调制技术的研究。首先介绍了软件无线电以及调制解调技术，然后提出一种数字化调制算法，把基带波形调制成π/4QPSK信号，并用MATLAB语言仿真出具有典型性的π/4QPSK信号，最后再对各种数字化调制技术进行比较分析。
关键词: 软件无线电，π/4QPSK信号，数字化调制，仿真
摘要
ABSRACT
第一章 绪论…………………………………………………………………………1
1.1软件无线电的发展……………………………………………………………………1
1.2软件无线电的原理……………………………………………………………………1
1.2.1 软件无线电的基本概念………………………………………………………1
1.2.2 软件无线电的基本结构………………………………………………………2
1.3 软件无线电的实际应用和发展前景………………………………………………3
1.4 课程设计内容………………………………………………………………………4
第二章 软件无线电中的调制和解调技术……………………………………………5
2.1 软件无线电中的调制技术…………………………………………………………6
2.1.1 常见数字调制技术介绍………………………………………………………6
2.1.2 调制技术的实现原理…………………………………………………………7
2.2 软件无线电中的解调技术…………………………………………………………8
2.2.1 数字化正交解调的实现原理…………………………………8
2.2.2 基于DFT的数字化解调技术………………………………….9
第三章 π/4QPSK信号调制算法的研究………………………………………………10
3.1 QPSK信号与π/4QPSK信号原理……………………………………………………10
3.1.1 QPSK信号………………………………………………………………………10
3.1.2 π/4QPSK信号…………………………………………………………………11
3.2 π/4QPSK信号电路实现研究………………………………………………………12
3.2.1 π/4QPSK信号电路框图分析…………………………………………………12
3.2.2 π/4QPSK信号调制原理分析…………………………………………………13
3.2.3 π/4QPSK信号电路实现波形…………………………………………………14
3.3 π/4QPSK信号数字化调制算法实现………………………………………………15
3.3.1 π/4QPSK信号数字化调制框图………………………………………………15
3.3.2 π/4QPSK信号数字化调制算法分析…………………………………………16
第四章 π/4QPSK信号数字化调制的仿真……………………………………………27
4.1 MATLAB简介…………………………………………………………………………27
4.2 π/4QPSK信号数字化调制MATLAB实现分析…………………………………… 29
4.2.1 数字化调制MATLAB实现框图……………………………………………… 29
4.2.2 MATLAB编码解析……………………………………………………………… 30
4.3 具有典型性的π/4QPSK信号波形…………………………………………………32
4.4 π/4QPSK信号性能研究……………………………………………………………33
4.5 其他数字化调制方式及其比较……………………………………………………34
第五章 毕业设计总结…………………………………………………………………36
5.1 设计中有待改进之处………………………………………………………………36
5.2 收获和心得…………………………………………………………………………36
结束语……………………………………………………………………………………38
参考文献…………………………………………………………………………………39
附录………………………………………………………………………………………40
摘 要
ABSTRACT
SDR(Software-Defined Radio) is a new wireless communication design arising in recent years. Its basic concept is to make hardware as the basic wireless communicational platform, while maximally using software to implement wireless and personal communicational functions, which breaks functional realization of the communicational equipment relying only on hardware development. SDR depends mainly on software to complete systemic functions of the receiver, such as smart antenna, signal identification, modulation and demodulation. The advantage of SDR is greatly simplifying the hardware products, largely enhancing reliability, ease of production and maintenance, being able to upgrade the products` function through updating software. Digital modulation, demodulation is one of the important parts in SDR. π/4QPSK signal has a more focused spectrum compared with the general QPSK signal, more favorable to achieve synchronization. The basic requirement of digital modulation is producing modulation signal waveform with better performance, less calculation.
This paper is the modulation technical research of digital generating π/4QPSK signal based on the base-band waveform. Firstly, the paper introduces SDR and modulation and demodulation, then raises a digital modulation algorithm, and modulates base-band waveform into π /4QPSK, uses MATLAB to simulate out typical π /4QPSK signal, finally, compares with various modulation techniques.
KEY WORDS: Software-Defined Radio(SDR), π/4QPSK signal, digital modulation, simulation
第一章 绪论
1.1 软件无线电的发展
软件无线电（SDR）是最近几年来提出的一种新的实现无线通信的体系结构。
1992年5月，MILTRE公司的Jeo Mitola首次明确提出了软件无线电（soft radio）的概念，它的基本思想是构建一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，把硬件作为无线通信的基本平台，而把尽可能多的无线及个人通信功能，如工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等用软件来实现【1】．这样，无线通信新系统、新产品的开发将逐步转到软件上来，而无线通信产业的产值将越来越多地体现在软件上．这是继模拟到数字、固定到移动之后，无线通信领域的又一次重大突破。因此，有些人把软件无线电称为”超级计算机”。
软件无线电的主要特点可以归纳如下:
1. 具有很强的灵活性。软件无线电可以通过增加软件模块，很容易增加新的功能。可以与其他任何电台进行通信，并可以作为其他电台的射频中继。可以功过无线加载来改变软件模块或更新模块。为了减少开支，可以根据所需功能的强弱，取舍选用的软件模块。
2. 具有较强的开放性。软件无线电由于采用了标准化、模块化的结构，其硬件可以随着器件和技术的发展而更新或扩展，软件也可以随需要而不断升级。软件无线电不仅能和新体制电台通信，还能和旧体制电台兼容。这样，既延长了旧体制电台的使用寿命，也保证了软件无线电本身有很长的生命周期。
软件无线电这一新概念一经提出，就得到了全世界无线电领域的广泛关注。由于软件无线电所具有的灵活性、开放性等特点，使其不仅在军、民无线通信中获得应用，而且将在其他领域例如电子战、雷达、信息化家电等领域得到推广，这将极大促进软件无线电技术及其相关产业（集成电路）的迅速发展。
1.2 软件无线电的原理
1.2.1 软件无线电的基本概念
软件无线电的基本思想就是将宽带模数变换器（A/D）及数模变换器尽可能地接近天线，建立一个具有”AD-DSP-DA”模型的通用的，开放的硬件平台，在这个平台上尽量利用软件技术来实现电台的各种功能模块。如使用宽带ADC通过可编程来实现各种通信频段的选择，如HF，VHF，UHF，SHF等，通过软件编程来完成传送信号抽样，量化，编码、解码运算处理和变换，以实现射频电台的收发功能；通过软件编程实现不同的信道调制方式的选择，如调幅，调频，单边带，数据，跳频和扩频等，通过软件编程实现不同的保密结构，网络协议和控制终端功能等，软件无线电是软件化，计算密集型的操作形式。
从软件无线电的技术实现来看，决定性的步骤在于将A/D和D/A变换器尽量向射频端靠拢应用宽带天线或多频段天线，并将整个中频段作A/D变换，这之后整个的处理都用可编程数字器件特别是软件来实现。可看出，这样一个体系结构具有非常大的通用性。对解决上面提到的问题有很大的潜力，可用来实现多频段、多用户和多体制的通用无线通信系统.要实现以上系统，对天线，高速A／D变换器和高速的数字信号处理器和通用CPU的要求都很高。这些要求在以前(甚至某些要求对现在)都几乎是不可实现的。然而我们可以参考个人计算机领域的经验，在个人微机的概念提出初期，计算机行业也是各种不同的机器相互竞争，没有什么标准可言。由于当时的微电子技术还很落后，大多数人认为个人拥有计算机是不现实的。仅仅过了十几年的时间，微电子技术的发展已经使得个人微机成为了当今最热门的产业，而那些在发展初期没有抓住时机的公司和国家也远远地落后了。如今微机领域的竞争早以将重点转移到了软件的竞争上了。而下个世纪的个人通信系统将很有可能是一个具有惊人处理能力和标准射频接口的通用硬件平台，依靠不同的软件提供异常丰富的功能和服务，也就是说通信领域将经历类似于个人微机在八九十年代所经历的变革，而现在正是这一变革的关键时刻。
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