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软件无线电作为一种新的通信技术,以开放的系统结构为基础,在一个通用的硬件平台上利用软件来实现无线电台的各种功能,增强了各种无线通信系统的灵活性。
虚拟仪器技术具有较高灵活性,较强可扩展性等优势,紧密结合软件无线电思想,利用软件编程能够较好的实现信号数字化后的各部分功能。在软件无线电开发中,虚拟软件大多选用工业标准软件LabVIEW,其目的是开发简单,易于实现。然而LabVIEW并没有对外公开源代码,用它进行软件编写,其安全性,灵活性、可移植性差。而在Visual C++6.0开发环境中编程实现对数据分析处理等功能,其移植性好,而且更具灵活性。
本文通过分析软件无线电架构及虚拟仪器技术,给出了虚拟仪表软件的功能定义和设计方案。该方案中,对虚拟仪表软件进行了总体设计,划分为数据接收部分、信号产生部分,数据存储部分、数据处理显示部分、控制命令部分。考虑到接收不同通信系统信号其速率的不同,上位机与FPGA之间采用PCIe接口,搭建了PCIe接口应用程序,实现实时数据接收。软件实现了单一信号、合成信号产生以及实现WCDMA广播信号的产生以便于发送。考虑到较高的信号速率,采用内存映射文件的方法对数据进行存储。在对FFT算法及多种窗函数的特性进行分析的基础上,利用MFC中CDC类成员函数对接收数据进行图形绘制并显示。考虑到上位机需要给射频中频配置参数信息,设计并实现了FPGA端与上位机端的网口通信。
本文结合软件无线电系统对虚拟仪表软件进行了测试。首先对FPGA与上位机之间的数据通路进行测试,然后对数据存储速率、数据的图形显示、信号产生、数据处理时间进行测试。测试结果表明软件能正确对信号进行分析显示,能产生单一信号、合成信号和WCDMA广播信号。