软件无线电调制器（精选5篇）
软件无线电调制器 篇1
0 引言
高斯最小相移键控 (GMSK) 数字调制具有较好的功率频谱特性与误码性能, 被广泛应用于无线电通信系统, 是实现移动通信系统发射部分数字上变频的关键技术之一。GMSK调制方式主要有锁相环与正交调制两种, 随着软件无线电的发展, 正交调制实现方式逐步得到广泛的研究与应用, 在软件无线电中GMSK的频带效率可由高斯滤波器进行改变。基于FPGA平台设计一种硬件可实现GMSK正交调制的基带模块GMSK的调制利用Altera FPGA Cyclong II平台进行整个系统采用模块化设计, 各模块之间利用输入与输出总线进行信号的控制。
1 GMSK调制原理
GMSK的基本原理是让基带信号先经过高斯滤波器滤波, 使基带信号形成高斯脉冲, 之后进行MSK调制。由于滤波形成的高斯脉冲包络无陡峭的边沿, 所以经调制后的已调波相位路径在MSK的基础上进一步得到平滑, 和MSK相比较GMSK信号频带窄, 频谱光滑, 抗干扰能力强, 在数字移动通信中得到了广泛的应用。实现GMSK调制的关键是高斯滤波器的设计。当高斯低通滤波器输入端有脉冲输入时, 输出端产生高斯型输出响应, 它的单位冲击响应为:
编码通过高斯低通滤波器的矩形脉冲响应为:g (t) =u (t) ·h (t) , 所得函数g (t) 可以表示为:
式中, Q (x) 为正态分布误差函数, 所以g (t) 满足条件:。编码通过高斯低通滤波器后输出函数为d (t) ·h (t) , 然后再进入积分器进行积分, 可以得到相位函数:。相位函数用余弦和正弦函数进行调制后产生出I路和Q路分量:I (t) =cos[φ (t) ], Q (t) =sin[φ (t) ]。I (t) 和Q (t) 再分别与载波信号cos[wc (t) ]和sin[wc (t) ]相调制, 产生的两路信号分别为I (t) cos[wct]和Q (d) sin[wc (t) ]。最终通过加法器, 使两路信号相加, 可得到最终的GMSK信号X (t) =[I (t) cos (wct) -Q (t) sin (wct) ]。设计时, 为了使系统可靠工作, 采用16位宽信号源, 频率为48k Hz。
2 系统硬件设计
在信号的输入端输入1k Hz的采样频率的二进制码, 高斯滤波器对每个码元进行8倍采样, 在高斯滤波器的末端, 采样频率将达到8Kbps。这样可以更好地限制信号的频带宽度。CIC滤波器模块将最终的采样频率fs提升至48k Hz。GMSK调制模块结构如图1所示。
2.1 高斯滤波器模块
程序设计中的高斯滤波器模块采用FIR算法实现, 包括8组有限冲击响应 (FIR) 多相滤波器、一个计数器与一个多路器, 内部结构如图2所示。
信号输入端的采样频率为1kbps, 采用内插码元的方式将系统采样频率提升至8kbps。由于高斯滤波器模块中每个FIR多相滤波器都是四分之一序列, 所以模块中具有五个乘法器。FIR滤波器结构如图3所示。
2.2 FM调制模块
FM是载波的瞬时频率随调制信号成线性变化的一种调制方式, 其数学表达式:
式中, A为信号幅度, wc为载波角频率, kf为调制系数, ft为调制信号。
FM模块结构如图4所示。
2.3 CIC (级联积分梳状) 滤波器
CIC滤波器是一种高速率的有限冲击响应滤波器, 具有结构简单、便于处理、运算速度快等特点, 主要用于采样速率的抽取, 同时具有低通滤波的作用。CIC滤波器通常由一个积分梳状滤波器和一个抽取滤波器级联组合而成, 其性能取决于级联的阶数, 通过这种方法可以实现加大过渡带和阻带的衰减。在设计中数据信号采用16比特宽度, 在数据的输入端内插多个数据, 可以克服信号通过积分器所带来的信号增益。图5为CIC滤波器模块结构。
2.4 I、Q调制模块
经过FM调制的包络信号进入I、Q调制模块, 载波的实部与虚部与包络信号相乘, 生成GMSK信号。I、Q调制模块的内部结构如图6所示。
3 仿真结果
仿真结果表明, 得到的GMSK数字已调信号具有良好的效果, 完全符合实用的要求。对该模块算法在MATLAB软件下进行数据通信仿真, 输入30个码元，在每个码元内采样8个点, 仿真后的GMSK信号如图7所示, 横坐标为码元时刻, 纵坐标为相位值。可以看到调制相位路径连续, 没有跳变的现象。
摘要：介绍一种基于开源软件无线电的GMSK调制器的设计方法, 重点阐述调制过程中每个模块的构成及工作原理, 并通过算法仿真验证数字无线传输模块设计的正确性。
关键词：FPGA,软件无线电,GMSK
参考文献
[1]樊昌信, 张甫翎, 徐炳祥.通信原理[M].北京:国防工业出版社, 2006
[2]Tranter, W.H.通信系统仿真原理与无线应用[M].肖明波, 译.北京:机械工业出版社, 2005
[3]姜宇柏, 游思晴.软件无线电原理与工程应用[M].北京:机械工业出版社, 2006
[4]陈淑融, 王勇.GMSK调制及其在软件无线电上的应用[J].电子测试, 2010, 5 (5) :81-85
数字广播的软件无线电技术 篇2
【关键词】 数字广播 软件无线电技术
一、数字广播的概念和特点
正如我们每天所看到的电视节目就是从电视台通过数字信号的形式进行制作、传输、 播放等步骤，这样的形式我们称之为数字广播 .数字广播又分为三种，分为地面数字广播、卫星数字广播、网络数字广播。
（一）数字音频广播。数字音频广播是起源于20世纪60年代，表征着数字信息在我国的开始得到应用和发展，它采用了数字编码、数字调制等技术实现对广播的数字化，而且产生的效果要比模拟信号强上数百倍，取得的效果显而易见，正是由于这种质量的提升才使得数字信号的应用更加的被大众所接受，而且需求比较大，所以使得其不仅仅提供音频服务，同时向其他的媒体产业提供服务，这种广播也渐渐的成为世界上发展的潮流。
（二）数字电视广播。数字电视广播是在数字音频广播出现后产生的新型广播技术，它起源于20世纪70年代，随着数字化电视广播的不断发展，衍生出了电视节目的录制，发射和接收，也就是我们现在看到的数字电视，这是一个全新的技术，它具有一些特殊的优势，比如说抗干扰能力强、频率资源利用率高等，数字电视的发展是在原有的模拟信号电视的基础上改进的，数字信号电视的发展好坏在很大程度上关系着这个国家数字广播电视产业的发展程度，也标志着这个国家数字技术水平，所以说要重视数字电视的发展，同时也要最大程度上的汲取新的技术手段来不断地完善该技术。
（三）网络广播。网络广播在我们目前的生活中占据了很大一部分比例，扮演着不可替代的角色，网络广播在近几年发展的势头较为迅猛，这和它所具有的特点有很大的关系，首先占用的资源比较少，开办的门槛比较低，这也是它迅速发展的重要因素之一，另一方面，也正是由于这种原因导致了市场上缺少真正的专业人才，所以视频制作也是很难找到让观众津津乐道的好视频，所以一些网站在商业上也是非常的慎重。
二、软件无线电技术
（一）软件无线电技术的概念
软件无线电技术的基本概念是将开放的，通用的，可扩展的硬件作为无线通信的作用平台，通过这个平台实现更多的无线和个人通信功能，尽可能多的来实现应有的价值。如果要是将无线通信的各种功能都用软件来代替，应该注意一些可能发生的状况。
1. 软件无线电技术同样需要硬件，并不是不需要，而是将硬件作为了一个平台，将这个平台模板化，分为更多的形式来进行体现，一个典型的软件无线电平台是有模板化这样的体现，它可以将这个平台分为很多的版块，比如把硬件单位划分为射频、中频和基带等层次，在各个层次之间通过总线来进行连接来实现各个层次之间的联系。
2. 软件无线电并非软件控制得数字无线电，这两者存在着很大的区分，二者的最终目的不相同，软件无线电技术的最终目的则是通过软件实现各种功能从而达到通信系统摆脱硬件系统的束缚，使系统的升级或者改进都是非常的方便，各个系统之间的联系也更加的紧密。但是数字无线电并不能做到这一点，它只是通过自己的各个功能来使硬件与系统之间的联系更加地相互依赖。
3. 软件无线电技术面临的首要问题就是对工作频带内的信号进行数字化，目前由于技术的限制，还无法在射频阶段进行对信号进行数字化处理，在目前的水平内可以再中频阶段进行信号的处理。
三、软件无线电技术在数字广播中的应用
随着科技高速的发展，软件无线电技术正在改变人类的广播通信的传统形式，在软件无线电技术和数字广播中它的基础方式就是数字信号的处理。数字信号的处理可见占据很重要的地位，它包含了数字的信号处理和数字系统，在这些年以来，数字信号的处理已经取得了飞速的发展，已经能够应对比较复杂的运算，甚至能够运算复杂的模拟信号，另外，使用数字信号处理具有很大的优势，首先我们可以发现它具有很大的灵活性，为了实现不同的用途，达到不同的功能，我们可以很随意很简单的就把一个数字信号系统通过软件进行升级，从而达到我们的目的。另外它还具有可重复性，一个系统它能很精确的进行复制。此外它还具有复杂性，它可以完成语音识别和图片压缩这些功能且在便携的装置上完成。另外它还可以完成一些数字信号算法，更重要的一点是它的稳定性特别好，有很好的可靠性，所以它不会出现因为元件的老化而出现数据漂移的状况。
在数字广播的发展历程中，软件无线电技术无疑是给它注入了新鲜的血液与活力，我们可以了解到软件无线电是基于总线连接方式的模块，每一个模块除了具有处理单元和存储单元外，还应具有总线接口单元，所以软件无线电的硬件平台具有一些优点：
（1）它具有很高的灵活性，它含有很多的不同的功能模块，正是由于这些不同功能的模块，所以通过它们之间的不同组合就得到了不同的系统，用来完成不同的工作。
（2）它具有开放性，软件无线电采用了标准的总线接口方式，在进行组装的时候它不必采用一定厂家的生产，少了很多的束缚，只要是能够符合国家规定的标准即可，这样就大大的缩短了生产的周期，同时也由于这种开放性，也大大的降低了投资的风险性。
（3）它在进行功能扩展的时候比较方便，由于各个模版之间联系不是很大，所以它在增加或者减少功能的时候对其他功能产生的影响微乎其微，这也大大提高了稳定性。 在我们的工作中也能减少很多的不必要的麻烦。
四、结 语
在这个信息化高速发展的时代里，数字广播扮演者不可替代的作用，而软件无线电技术作为数字广播中的新鲜血液，还需要我们付出很多的努力去将这两者进行融合交汇。数字广播充斥着我们生活的各个角落，在这样的潮流和趋势下我们必将努力的顺应时代的发展，不断地去汲取新的技能去充实着自己，同时也会将这些新兴的技能融入到我们的应用中去，就好比数字广播中的软件无线电技术，虽然过程会很艰辛，但是我坚信，通过我们的不断努力，软件无线电技术在数字广播中的应用必将是一条康庄大道。我们也充满信心的迎接这个时候的到来。
参考文献：
[1] 张公礼著.全数字接收机理论与技术[M]. 科学出版社， 2005
[2] 杨小牛等著.软件无线电原理与应用[M]. 电子工业出版社， 2001
[3] 万旺根，余小清编著.信息与编码理论基础[M]. 上海大学出版社， 2000
软件无线电调制器 篇3
1 64QAM-OFDM调制解调原理
1.1 64QAM的调制解调原理
所谓正交振幅调制, 就是用两个独立的基带波形对两个相互正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制, 利用这种已调信号在同一带宽内频谱的正交性来实现两路并行的数字信息传输。MQAM信号的一般表达式为:
式 (1) 由两个相互正交的载波构成, 即cosω0t和sinω0t, 这两个载波分别被一组离散的振幅Ak、Bk所调制, 因此称这种调制方式为正交振幅调制。式中T为码元宽度, k=1, 2, L, L为Ak和Bk的电平数。MQAM中的Ak和Bk振幅可以表示成:
式 (2) 中, A是固定的振幅, dk、ek由输入数据决定。已调MQAM信号在信号空间中的坐标点由dk、ek决定。
在解调器中, 把相位相差为π/2的两路基准载波与已调信号S (t) 相乘、化简, 得到同相分量信号的表达式为:
正交信号分量表达式为:
MQAM调制解调系统的组成框图, 见图1所示, 采用相干方式解调。在调制端, 速率为Rb的二进制串行数据经过串并转换成速率为Rb/2的两路并行信号, 再分别经2-L电平转换成速率为Rb/log2M的L电平信号, 经低通滤波器与正交载波相乘后再相加, 生成MQAM调制信号, 其中低通滤波器的作用是对待调制的基带信号进行限带滤波。在解调端, 接收到的已调信号先后经过载波恢复与位定时同步恢复得到两路L电平信号, 经L-2电平转换及并串转换后可得到已发送的串行数据。
1.2 OFDM的调制解调原理
OFDM的基本原理是把一个高速的数据流分配到并行的速率较低的相互正交的若干子信道中传输, 通过各子载波进行调制, 然后在独立的子信道上进行传输。由于每个子信道的频率特性可以近似看作是平坦的, 每个信道就可以认为是无符号间干扰的理想信道, 接收端可以可靠地解调信号。同时在OFDM符号中插入保护间隔保证了子信道的正交性, 消除了OFDM符号间的干扰。
对于含有N个子载波的OFDM系统, 在一个符号持续时间T内, 从t=ts开始采用复等效基带信号表示OFDM为:
式中, 为矩形函数, Sk表示第k个子载波上传输的经过调制后的信号。
对于一个周期内的基带信号, 令式 (5) 中的ts=0, 同时忽略矩形函数, 并对信号s (t) 以T/N的速率进行采样, 即令, 可得:
式 (6) 与IDFT运算的表达式一致, 说明OFDM复等效基带信号可以用离散傅立叶反变换 (IDFT) 的方法来实现。
同理, 在接收端, 恢复原始数据符号Sk的出来可以通过对sk进行反变换, 即DFT, 得到:
OFDM的调制和解调可以通过IDFT和DFT来实现, FFT/IFFT是实现DFT/IDFT快速算法。在OFDM系统的具体实现中, 通常是采用更加快捷方便的快速傅立叶变换 (FFT/IFFT) 来降低系统的运算复杂度[2]。
2 仿真模型设计
使用System Generator来设计64QAM-OFDM的调制解调系统, 能够加快DSP系统的开发进度, 缩短整个设计周期, 见图2所示, 从左到右依次为加扰模块、64QAM映射模块、IFFT模块、添加循环前缀模块、去除循环前缀模块、FFT模块、64QAM逆映射模块和解扰模块。
2.1 64QAM调制仿真模型设计
上文已提到MQAM采用相干方式解调, 在调制端, 速率为Rb的二进制串行数据经过串并转换成速率为Rb/2的两路并行信号, 再分别经2-L电平转换成速率为Rb/log2M的L电平信号, 经低通滤波器与正交载波相乘后再相加, 生成MQAM调制信号。因此, 64QAM调制的主要流程为:输入二进制序列→串/并转换→2-8电平转换→电平映射→功率归一化。模块设计见图3所示。
对64QAM映射模块进行仿真验证, 并用Discrete-Time Scatter Plot Scope模块观察64QAM映射星座图, 见图4所示。由星座图可以看出, 该64QAM星座映射图与理论一致。需要说明的是, 星座图中星座点的幅度是功率归一化后的幅度。
2.2 IFFT/FFT仿真模型设计
System Generator提供了集成模块FFT v3_2来实现IFFT/FFT功能, 该模块支持的器件有Virtex-4、Virtex-2、Virtex-2 Pro和Spartan-3, 它为离散傅立叶变换 (DFT) 提供了一种有效的算法。当fwd_inv端口输入为1时, FFT v3_2进行离散傅立叶变换, 当fwd_inv端口输入为0时, FFT v3_2则进行离散傅立叶反变换。信号fwd_inv必须是布尔型数据。IFFT/FFT调制解调模块的仿真模型见图5所示, 其输入输出波形的星座图见图6所示。对比两个星座图, 可以看出FFT解调后的星座图与IFFT调制前的星座图基本一致, 幅度不同是因为IFFT调制前的星座图已经进行了功率归一化。因此, 所设计的模块达到了IFFT/FFT调制解调的要求。2.3 64QAM解调仿真模型设计
QAM检测的常规方案有硬判决和软判决, 本论述对64QAM映射采用硬判决方式 (即电平判决方式) 进行判决。对于64QAM系统, 判决门限应该能区分8个电平, 因此, 根据星座图映射规则, 可采用-6、-4、-2、0、2、4、6作为判决门限, 将-7~7的区间分割成大小相等的区间, 见图7所示。判断信号落在哪个区间, 比如, 如果信号落入abcd区间, 则判断 (I, Q) 支路电平值为 (3, 3) , 根据64QAM格雷码编码规则, 输出信号为011011。观察64QAM格雷码编码规则, 可得到I/Q支路电平判决流程图, 见图8所示。
依照以上设计思想, 搭建System Generator环境下的64QAM电平判决部分模块, 见图9所示。对64QAM解调模块进行仿真验证, 得到波形图10所示。从图10中可以看出, 解调出的信号波形与原始信号波形一致, 验证了64QAM解调模块的可行性。
3 与16QAM-OFDM系统性能的对比
为了验证系统的可靠性, 在系统中设置了误比特率测试模块, 见图11所示。系统码源速率为9.6Mbit/s, 系统采样速率为48Mbit/s, 仿真时长为0.004s, 测得误比特率约为0.0004167。由此可知, 本论述采用System Generator设计的OFDM解调模块具有较高的可靠性。
同时, 为了对比研究高阶调制OFDM系统的优越性能, 搭建16QAM-OFDM系统模型, 见图12所示。在系统中设置误比特率测试模块来验证系统的可靠性。16QAM-OFDM系统的误码率, 见图13所示。为了方便对比, 令16QAM-OFDM系统的输出码元总数与64QAM-OFDM系统的输出码元总数相同。
通过与16QAM-OFDM系统仿真结果的对比, 可以知道, 在其他条件相同的情况下, 64QAM-OFDM系统的误码率比16QAM-OFDM的误码率要高出1倍多, 但是, 理论上64QAM-OFDM系统的频带利用率却是16QAM-OFDM系统的1.5倍。在频谱资源日益紧张的今天, 通过牺牲一部分系统的可靠性来提高系统的有效性, 这种牺牲是值得的。另外, 可以通过优化信源编码算法、改善接收机的性能等方法来提高系统的可靠性。
4 结束语
OFDM技术作为未来4G通信的关键技术之一, 越来越受到各个研究机构的重视。本论述基于软件无线电的思想, 使用System Generator进行64-QAM-OFDM的IFFT/FFT调制解调、64QAM映射/逆映射等模块的设计与仿真验证, 完成了64QAM-OFDM基带系统的初步仿真研究及部分模块的建模验证工作, 仿真结果与理论一致。System Generator图形化的设计环境使得修改设计变得简单方便, 避开了HDL的复杂编程, 提高了效率, 缩短了开发周期, 具有很好的使用价值。
参考文献
[1]张建.软件无线电的基本理论架构[D].成都:电子科技大学, 2000.
[2]谭美玲.基于软件无线电的OFDM解调模块的设计与实现[J].电视技术, 2012, 36 (13) :83-85.
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[4]Heekwan Lee, Solomon W.A New Construction of 64QAM Golay Complementary Sequence[J].IEEE 2006, 52 (4) .
无线电信号的调制识别研究 篇4
一、综述
在通信信号处理这个领域中,通信信号的调制识别占据着非常重要的地位,其在关于电子对抗以及信号信息处理分析等方面有着极其快速的发展。通信信号的调制识别的应用范围十分广泛,其在信号确认、干扰识别、卫星通讯和无线电等都有应用。
通信信号调制识别的基本任务是在有多信号的环境和有噪声的干扰之下将接收信号的调制方式和其他信号参数确定出来,从而进一步对信号进行更深程度地分析和处理。
二、通信信号的调制
2.1调制
通常来说,原始信息不适合直接作为传输信号来使用,因未经加工的源信息与传输信道并不相匹配,因此,调制就是要对这些最初信息进行加工处理并且加载到载波上,使信息的载体信号随调制信号变化。调制的根本目的就是使信源信息与传输信道相适合,从而能够有效顺利地完成信号的传输。调制不仅能够使信息变为有效的传输信号完成传输,还能各种性能,如抗干扰能力。
相反,解调则是要将信号源信息从经过改变的载波提取恢复出来,以便预定的接受者进行理解分析和处理,实际上是调制的逆反过程。
2.2调制的分类
调制的有很多种类,相应的,调制的分类也不尽相同。一般来说,调制常见有正弦波调制和脉冲调制两大类。不同种类的调制方式会有不同的性能和特点。
(1)正弦波调制。正弦波调制就是载波为正弦信号的调制。正弦波调制的主要方式有调幅(AM)、调频(FM)、双边带(DSB)、下边带(LSB)、上边带(USB)、残留边带(VSB)等。(2)脉冲调制。所谓脉冲调制就是被调制的载波为脉冲串的调制。一般来说,有用来改变脉冲载波的参数的是连续的调制信号的调制,这类调制可以用于有线传输系统;也有另一种用连续的调制信号的数字化形式去形成一系列脉冲组的脉冲编码调制(POI、^DP凸I、ΔM等),脉冲编码调制的抗干扰能力很强,这类调制可以用于信源编码。
2.3调制的作用
在无线通信系统中,调制是必不可或缺的关键技术,能够被运用到雷达,遥控,导航等领域中。同时,对于高速率的数字调控的发展也能使通信系统的容量得到不断的扩充,从而适应社会发展的巨大需求。
三、通信信号的调制识别
3.1通信信号的调制识别的发展
早期的通信信号的调制识别基本上都属于人工识别范畴。首先需要多个不同类型的调节器,将接收到的信号经过转变加工后输入到这些调节器中进行调节从而得到需要的便于观察分析的信号后导出,再由专业人员对这些信号进行统一地处理分析最终将调制方式确定下来。由于进行人工处理时,专业要求较高,而且存在主观因素,因此只能确定一些持续时间较长的如ASK以及FSK信号,但是仍然不能确保识别的高度准确性。
随着科学技术的不断发展,通信信号的调制模式的自动识别技术逐渐出现并引起了很多人的关注。1969年,关于自动调制识别的第一篇论文发表,引起了许多学者的关注并且对其进行深入研究发展。信号调制的自动识别弥补了许多人工识别的不足,自动识别技术具有很强的抗干扰能力,能够准确较快地识别出多种调制方式。
近年来,随着相关学者的不断钻研尝试,提出了许多其他新型通信信号调制识别的方案。
3.2通信信号的调制识别的基本理念
通信信号的调制识别从根本上来说就是一种典型的模式识别问题。目前最典型的两种基本识别模式即统计模式和判决理论模式。两个模式都有设计和实现这两个过程组成,其中实现通常包括这几个步骤:信号输入,信号预处理,特征提取和选择分类识别。对于通信信号的调制方法主要有假设检验的最大似然、特征提取的模式识别这两种方式。最大似然是把自动识别当成一种双重叠合的检验方式。其中的中心技术是对于所要识别的信号的似然函数进行一定的分析和判断,使得信号显示出自身的一些明显特征,从而放进适当的分类中。这样的分类和处理是目前最佳的,该方法技术的出错率十分低,实现错误概率最小。但是不得不提出,这种方法对于信号的表征过繁化,只是简单的数字表征,提高的空间很小。如果出现了实践中的信号航道噪声成为非高斯,或者说航道变得多样化,最大似然法的敏感性将急剧降低。这种情况下,特征提取的模式识别方法比最大似然法要稳定很多。
信号的输入中,通常会选择用能够在计算机运算的符号来表示研究的对象;信号预处理是要去掉噪音等影响因素,留下,复原和加强有用信息。一般包括频率下变频、同向和正交分量分解、载波频率估计等;特征提取是以变换原数据从而有效地实现分类和识别,得到最能反映分类差别的特征,是整个过程中非常重要的步骤。对于实践中混合的通信信号的识别主要识别混合信号的高阶累量特征、分类特征、参数高阶累量特征和矢量谱线特征量。如表1是混合信号的详细识别状况(SNR=sdB)。
从上面的表格中可以看出,对16QAM和64QAM的错误识别中,多数将其识别成QAM信号。这些主要可以从高阶累量矢量的数据中得到答案,主要是这2种信号在特征上比较接近。识别信号到了分别QAM类,还是PSK类这一步骤,正确的概率就近似百分百。对于信号的调控,下面介绍一下数字模拟调控中的幅度调制,其主要是通过对于信号的平流层正弦的载体,也就是微波的幅度这一热点来调节其信号。其中过程主要如图1所示:
该图只是一种一般的模拟,其中m(t)代表调制信号,cos(oct)为载波信号,h(0)为滤波器的冲击响应。
对于信号的调试主要集中在对于信号的基础在频率幅度上面的变化,而这种变化只是一种简单的线性移动。故名为线性调制系统,这是调制的全部流程和理论。
四、结束语
随着无线电通信技术的不断发展及被广泛地应用在生活中的许多方面,通信信号的调制识别目前为止已经有了很深远的发展也日渐成熟,调制识别技术在军事和民用领域都起着至关重要的作用,因此对于无线电信号的调制识别技术的研究还要继续下去,将问题更加细化,深化,从不同的新视角来不断研究和发展这项技术。
参考文献
[1]王生兵.无线电信号的调制识别研究[J].东南大学,2006年
[2]张琴,田宝玉.通信信号调制模式的自动识别技术及发展前景[J].电讯技术,2008年
软件无线电调制器 篇5
个人数据通信的发展使得便携式数据终端以及多媒体终端得到了广泛的应用。为了实现用户能够随时随地进行数据的通信,要求传统的计算机网络由有线向无线、固定向移动、单一业务向多媒体发展,由此无线局域网得到了快速的发展。如今无线局域网技术在许多领域中的应用越来越普及,随着技术的发展,大多数用户已经信服了其可靠、卓越的性能并准备将其应用在规模更大、更为复杂的无线网络中,特别是企业用户,无线网络已经是他们日常工作生活中必不可少的一部分。
现有的无线局域网架构大多是采用智能型接入点——FAT AP的传统分布式结构。但这种架构面临着诸多问题:必须对每个AP分别进行管理;不能在整个系统内查看到网络可能会受到的攻击与干扰,从而影响了其负载均衡能力等等。随着企业对无线网络需求的不断扩大,加上传统的无线局域网缺乏统一的管理措施从而难以制定有效的接入和安全策略等局限性。一些高级企业用户对新一代的无线网络提出了新的特征要求,以无线控制器+FIT AP的集中式管理架构应运而生。这种架构通过集中式管理来简化AP,在此架构中无线交换机替代了原来二层交换机的位置,FIT AP取代了原有的企业级AP。通过这种方式就可以在整个企业范围内把安全性、移动性、QoS和其他特性集中起来进行管理。
1 FAT AP分布式结构缺陷分析
FAT AP结构的根源在于此架构采用的是基于蜂窝的设计,在这种架构中,每个用户通过无线连接到特定的无线接入点AP,只有每个AP覆盖面称之为蜂窝。
此系统存在的缺陷为:
(1)信道间相互干扰,缺乏智能的RF管理策略
若工作在同一个信道的两个AP同时传输数据的时候,会发生数据传输的冲突,即信道间干扰。AP必须等待重传,这将影响整个WLAN系统数据传输的性能。由于存在信道间和周边环境的干扰,从而难以预测AP的实际工作状态,因此导致配置失误而影响无线网络的使用效果。目前还没有专门的测试仪器可以很好地解决手动设置AP的RF问题。
(2)AP独立工作,缺乏统一的管理手段
由于AP是分散于覆盖区域四周的并且进行独立工作,因此网络管理人员必须根据要求对每个AP进行基本安装等方面的配置工作。无线网络规模的扩大使得这种日常的安装维护工作变得相当繁琐。同时往往因为网络的临时变更和修改某一配置而耗费网络管理人员的大量时间和精力,无线网络的使用效果也会因此达不到管理者的要求,对企业和用户的生产和工作效率造成直接的影响。
(3)漫游时存在的不足
终端向AP靠近时,信号强度增强,终端传输速率也逐渐增加,这就造成无线终端在漫游时连接速率不断变化。用户从一个蜂窝移动到另一个蜂窝,必须经历重新检索AP、鉴权、身份验证、重新连接等步骤,通常这将需要150～400毫秒完成整个过程,不可避免地将会造成网络延时,抖动,降低语音,视频通信质量。无线漫游,数据加密,数据重传等都造成额外的网络延时和抖动。语音,视频等实时应用对网络延时要求非常严格,在通话时候,听到语音时断时续是不可接受的。
(4)扩展性差
为降低相互间的无线干扰,在部署前,首先进行实地RF详细分析,找到闲置或者干扰最小的无线信道。一旦网络扩容或者调整,所有之前的工作必须全部重做,即重新进行RF分析,寻找合适的AP部署位置。
2 无线控制器+FIT AP方案的概述
2.1 方案的简述
顾名思义,FIT AP的目的是降低AP的复杂性。对其进行简化的一个重要原因是AP的位置,很多企业都对AP采用了高密度安装的方式,以便为每个基站提供最佳的射频连接。FIT AP通常被称作“智能天线”,它的主要功能是接收和发送无线流量。它们会将无线数据帧发回到一个控制器,然后对这些数据帧进行处理,再交换到有线WLAN。这种方式把所有的数据处理能力转移到了核心控制器上,如图1所示。
采用无线控制器+FIT AP的方式不会改变现有的有线网络结构。AP和无线控制器之间通过LWAPP(IEEE802.11V草案)协议进行通讯,所有的无线数据、控制信息都以LWAPP封装的形式在AP和无线控制器之间传递,真正的无线和有线网络之间的接口在无线控制器上。图2给出了FAT AP 与FIT AP两种方案的比较。
由图2可以看出,在传统的无线网络里面,没有集中管理的控制器设备,所有的AP都通过交换机连接起来,每个AP单独负担RF、身份验证等工作,因此需要对每一个AP进行独立配置,难以实现全局的统一管理和集中的RF、接入和安全策略设置。而在基于无线控制器的新型解决方案中,无线控制器能够出色地解决这些问题。在该方案中,所有的AP都减肥成了FIT AP,每个AP只单独负责RF和通讯的工作,其作用就是一个简单的RF底层传感器设备,所有的FIT AP接收到的RF信号,经过802.11的编码后,通过加密隧道协议穿过以太网并传送到无线控制器,进而由无线控制器集中对编码流进行加密、验证、安全控制等更高层次的工作。因此,基于FIT AP和无线控制器的无线网络解决方案,具有统一管理的特性,并能够完成自动RF规划、接入和安全控制策略等工作。
2.2 方案的优势
(1)集中的、增强型的管理
FIT AP和无线控制器系统具有集中管理功能,所有的关于无线网络的配置都可以通过配置无线控制器来统一完成。此外无线控制器还可以通过堆叠技术不断进行升级,增加可以管理的FIT AP的数量以完成任务。
(2)FIT AP具有多层物理MAC地址,每个用户群都可以与同一AP的不同MAC地址通信,使用户与AP之间变成单通道通信,从而延长了移动设备的使用时间,提高了用户的工作效率。以往的FAT AP不仅有内存与数据处理芯片等高成本部件,而且都具有IP地址,成为黑客攻入整个局域网的窗口和整个网络的安全漏洞。集中架构下的FIT AP只具有多层MAC地址而没有IP地址,对WLAN交换机的多重保护使黑客难获取它的IP地址,从而实现了真正的二层加密,大大提高了局域网安全的门槛。
(3)无线控制器具有自动设定FIT AP的RF工作状态的功能,解决了在复杂环境下难以确定每个AP的工作状态的问题,具有强大的RF自动管理功能。在无线网安装完成后,网络管理人员可以通过RF规划自动校准功能,无线控制器可以自动调节无线网上所有的FIT AP的频道与功率参数以达到一个最优性能的运动状态。而且可以检测网内每个AP的无线电波的实际运行状态,及时掌握每个AP的工作状态和故障诊断,及时作出相应的调整。
(4)无线控制器以FIT AP作为边界结合快速的RF管理系统,大大减少了无线客户端和AP的关联时间,可以实现如PDA、手持终端、笔记本电脑等无线适配器在无线网络里面进行快速的切换,进而实现快速漫游的功能而无需安装客户端软件。这种初衷使得整个系统同时获得强大的漫游支持。
(5)更强的负载均衡能力
FIT AP和无线控制器系统可在一个FIT AP的覆盖范围内把无线用户或终端分散连接到附近的FIT AP上。在一个FIT AP的覆盖范围内,无线连接的带宽是共享,即无线终端数目越多,每个终端所能分享的带宽就越小。要确保每个无线终端的传输就必须能限制一个AP上无线终端的数量或AP带宽传输总和或每个无线终端带宽上限。
(6)强大的接入和安全策略控制
该系统提供多标识的用户接入验证功能。目前无线系统支持802.11、WEB认证、MAC、SSID、VPN等多种标识的认证方式,配置灵活而且可以通过无线控制器进行全局配置。
(7)QoS支持,优化WIFI语音及关键应用
系统可在每个用户的权限内控制用户无线连接的最高带宽,对于不同的IP服务系统也可通过无线交换机模块设置定义不同的QoS队列。经过QoS优化,在整个无线网络内部可以实现WIFI语音的优化,更能保证关键应用的流畅运行。
3 方案应用
计算机各种技术的不断发展成就了网络设备供应商的未来,也为企业用户提供了切实可行的网络应用环境。无线网络自诞生以来就被认为是为用户提供前所未有的灵活性、便利性以及显著提高工作效率,在减少工作压力、改善生活水平乃至提高企业用户社会地位方面具有得天独厚的优势。现代企业随着业务规模的不断扩大和提高工作效率的要求,越来越渴望灵活的无线网络技术能帮他们解决问题。甚至有很多企业是在租用写字楼的办公室,考虑到建设传统网络的繁琐和成本问题,也希望可以通过网络技术实现他们的目的。事实上,无线应用已经深入到了企业当中,虽然它不会取代传统的有限网络,但它已经成为传统有线网络灵活扩展的重要技术。应用范围通常划分为室内和室外,室内应用包括开阔办公室、工厂车间、智能仓库、会议室、证券市场;室外应用包括城市建筑、校园网络、油田、码头、野外勘测实验等。
无线控制器+FIT AP的解决方案常应用于大规模的无线网络里面,由于要处理数百个接入点和数千个用户,因此无线控制器一般通常位于数据中心,或者汇聚层当中以便获得稳定的环境并高速访问。无线网络系统由三个部分组成:无线控制器、FIT AP和AD/RADIUS用户认证系统。用户可以通过台式电脑、手提式电脑或无线PDA,经过AP无线接入点接入网络系统,客户必须通过无线认证系统的安全认证和授权,才能够访问网络资源。
随着医院里电子病历的普及,医疗影像和心电图等也逐步变为数字化图像,而数字化主要体现在医生对病人进行诊断和查房时能够随时查阅病人相关病历。现在很多医院已经成功实现了无线查房系统,医生只要轻击随身携带的平板电脑或PDA,就可以调阅病人的病历、医嘱和各种检查、化验以及护理等信息,同时可以直接在床边下医嘱,记录病情变化并及时传输至科室和医院的管理终端。无线查房系统使得医生的工作更加高效、便捷。这种无线查房系统采用的是无线控制器+FIT AP系统架构,使得医院的无线网络更加安全、设备的管理更加简便。某医院的无线查房系统采用多台FIT AP和无线控制器,对该院的内科、消化科、内分泌科等病区进行了无线覆盖,如图3所示。无线控制器之间可以做冗余备份,实现对FIT AP的集中配置、管理以及无线用户认证和漫游的控制。
将无线网络技术应用于医疗行业,提高了医院的医护能力,同时也提高了医生诊断的确诊效率。
4 结束语
近几年无线网络迅猛发展,各种产品推陈出新,802.11n更是强力助推剂。企业无线网络正在蓬勃兴起,并使得无线应用更为广泛、价值更大。当前,随着技术门槛的降低、成本的进一步下降、终端类型的进一步丰富,用户对无线技术掌握程度的日益深化,WLAN将成为提高生产率或解决特定情况下网络互联的不可缺少的技术手段。H3C、CISCO、NETGEAT、MOTOROLA等公司已经提出无线控制器+FIT AP方案并生产出相应的设备,同时也制定了由传统的FAT AP通过升级为FIT AP的方法。FIT AP解决方案在应用上取得了成功,无线交换机和AP支持无线网络必营的需求,帮助管理员实现了更加灵活地安装与应用。同时AP的数据吞吐率、无线信号的覆盖强度以及AP的稳定性测试也达到了令人满意的结果。可见无线控制器+FIT AP方案是未来无线网络特别是在企业网络里面的一个应用趋势。
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