基于软件无线电的信号处理方法研究

摘要

信息的采集、测试和处理在科学研究、工业生产、医疗卫生、公共安全等领域得到了越来越广泛的应用，同时也促使了数据采集和处理技术的发展。信息采集是数据处理、数据特征分析和数据识别的基础，所以信息的采集、传输和存储有着重要的实用价值。数据的处理、特征分析、数据识别也是信息采集的目的，所以数据的分析和测试系统的性能指标更具有一定的实用意义。 本文系统地论述了USB2.0接口应用于数据采集传输的技术基础和软件无线电技术基础。研究了信号处理方法，分析Hilbert变换的理论基础及其在信号处理中的应用，并指出该方法应用于信号处理的局限性。同时，把Hilbert-Huang变换方法(即HHT方法)引入到采集数据的综合测试中，通过理论分析和试验仿真研究了HHT方法的特点，将Hilbert瞬时分析和Hilbert-Huang变换方法应用于AM、FM、2FSK和4FSK的信号特征分析，并比较了两种分析方法得到的结果。比较结果表明Hilbert-Huang变换对分析非平稳信号具有一定的效果。 采集数据的分析和测试部分是基于虚拟无线电的“软件就是仪器”的思想，用软件编程的方法开发数据测试系统应用软件。同时，考虑应用软件系统的灵活性、可扩展性和可移植性，通过面向对象的工程项目开发工具VC++6.0设计，由对话框架构应用软件界面，并且开发不同的功能模块。另外，对于信号处理编程算法较为复杂的功能模块，充分利用了VC++和MATLAB的优点通过混合编程实现既提高了编程效率，又达到了满意的效果。为了记录和处理测试数据的有关参数，研究了数据库开发技术，在VC++编程环境中采用DataGrid控件通过编程实现对Access的数据表单管理，界面友好、操作方便和使用有效。因此，数据综合测试软件系统在实现测试功能的基础上，又体现了其使用的灵活性、可扩展性和可移植性。该系统的实现方案也是最接近理想的软件无线电方案，对软件无线电的发展具有一定的现实意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.1.1研究背景

1.1.2研究目的和意义

1.2国内外的相关研究动态

1.3研究的主要内容及实现方法

1.4论文章节安排

第二章 技术基础

2.1 USB接口基本知识

2.1.1 USB总线拓扑

2.1.2 USB硬件接口

2.1.3 USB编码方式

2.1.4 USB通信模型

2.1.5 USB接口芯片

2.1.6 USB的Firmware和驱动程序设计

2.2软件无线电基本知识

2.2.1软件无线电的概念

2.2.2软件无线电技术体系结构及特点

2.2.3软件无线电的原理及关键技术

2.2.4软件无线电的平台类型

2.3本章小结

第三章 系统总体设计

3.1系统设计原则

3.2系统设计方案

3.2.1通信接口方案

3.2.2虚拟无线电方案

3.3硬件系统结构

3.4数据处理应用软件系统结构

3.5本章小结

第四章 信号处理方法分析

4.1 Hilbert变换及其基本性质分析

4.1.1 Hilbert变换的定义

4.1.2 Hilbert变换的性质

4.1.3 Hilbert变换的应用

4.1.4 Hilbert变换处理实窄带信号

4.1.5 Hilbert法正确提取瞬时参数时对信号的要求

4.1.6 Hilbert变换法实现工程应用时存在的问题

4.2基于HHT方法的模拟、数字调制信号特征分析

4.2.1 EMD(Empirical Mode Decomposition)分解

4.2.2 Hilbert三维谱和边界谱

4.2.3 Hilbert谱有效信息分辨系数

4.2.4模拟调制信号的Hilbert瞬时特征和HHT谱仿真分析

4.2.5数字调制信号的Hilbert瞬时特征和HHT谱仿真分析

4.3本章小结

第五章 应用软件系统设计及数据处理

5.1应用程序人-机接口界面设计

5.1.1用户主界面设计

5.1.2测试参数显示区

5.1.3功能模块选择区

5.1.4功能扩展区

5.1.5读取数据波形、频谱显示

5.1.6对读取数据混频和滤波后的波形、频谱显示

5.2数据内插处理设计

5.2.1系统功能和程序流程

5.2.2引擎方法调用MATLAB的开发环境配置和关键程序

5.2.3引擎类调用MATLAB的方法和关键程序

5.2.4使用Matcom转换程序实现混编

5.2.5内插前后波形实例

5.3数据库设计

5.3.1设计的主要内容

5.3.2设计过程

5.3.3数据表管理关键程序

5.4 Softradio功能模块

5.5 EMD-HHT处理模块

5.5.1 EMD-HHT处理模块混合编程的实现

5.5.2 EMD-HHT处理模块测试

5.4本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢