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gnuradio+usrp平台的研究及多种调制方式的实现

一般编程问题

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  • 发布时间:2020-08-22
  • 实例类别:一般编程问题
  • 发 布 人:robot666
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实例介绍

【实例简介】
gnuradio+usrp平台的研究及多种调制方式的实现
学位论文版权使用授权书 木学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索, 提供阅览服务,并采用影印、缩印或扫描等复制于段保存、汇编以供查阅和借阅。 同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盐。 (保密的学位沦文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名: 导师签名 签字H期:2叫年12月14日 签字月期20年12月由 C1994-2013ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net 中图分类号:TN9295 学校代码:10004 UDC: 654 密级:公开 北京交通大学 硕士学位论文 GNU Radio+USRP平台的研究及多种调制方式的实现 Research on gnu Radio+USRP platform and Implementation of multi-modulations 作者姓名:任熠 学号:09120189 导师姓名:姚冬苹 职称:副教授 学位类别:硕士 学位级别:硕士 学科专业:通信与信息系统 研究方向:无线宽带通信 与个人通信 北京交通大学 2011年12月 C1994-2013ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net 致谢 本论文的工作是在我的导师姚冬苹副教授的悉心指导下完成的,姚冬苹副教 授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三 年来姚冬苹老师对我的关心和指导 姚冬苹副教授悉心指导我完成了实验室的科研工作,在学习上和生活上都给 予了我很大的关心和帮助,在此向姚冬苹老师表示衷心的谢意 姚冬苹教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意,在此表小 衷心的感谢。 在实验室工作及撰写论文期间,张宪慧、刘鸿鹏等同学对我论文中的研究工 作给予了热情帮助,在此向他们表达我的感激之情。 另外也感谢我的家人,他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。 C1994-2013ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net 北京交通大学硕土学位论文 中文擿要 中文摘要 摘要:软件无线电是指将模块化、系统化的硬件模块集成在一个通用的平台上, 通过在这个平台上加载模块化的软件程序来实现各种不同的无线通信功能。它的 基本思想是在一个硬件平台的基础上,通过软件编程来实现无线电台的各种功能, 也就是减少模拟环节,将数字化处理尽可能的靠近天线。该技术具有可重配置、 可编程、可扩展及系统升级便捷、实现灵活等优点。 DQPSK调制方式是正交调制方式中的基本方式,是一种频谱利用率高、抗于 扰性强的数字调制方式。GMSK调制方式具有良好的频谱和功率特性,是现在世 界上最广泛使用的移动通信标准GSM( Global System of Mobile communication) 所规定使用的调制方式,而该系统不仅可以应用在公共通信中,还可以广泛的应 用到其他诸如公共运输等领域。14- DQPSK调制方式的优点是频率利用率高且抗 多普勒频移,它也是 TETRA系统主要使用的调制方式。 TETRA( Terrestrial Trunked Radio)是由ETSI提出的数字集群标准,它具有较强的指挥调度功能,并且具有 频率利用率高,数据保密度好,网终控制更加灵活等优点。而本文对其的研究也 是为将来 TETRA系统在该平台上的进一步实现做准备。 木文主要研究 GNU Radio和USRP软件无线电平台的内在构架及实现原理 在能够使用该屮台的基础上,对该平台做一定的开发,在其上实现多种调制方式 实现多种调制方式如 DQPSK调制方式,GMSK调制方式和m/4 DQPSK调制方式。 并在实现GMsK调制方式的同时使其空中传输数据的速率满足GSM系统的要求 在实现 TETRA系统主要使用的调制方式π14- DQPSK调制方式的同时对接收端所 使用的同步算法的性能做比较,从而选取性能较优的算法,并将空中传输数据的 格式定义为 TETRA系统中所规定的突发结构,另外也使空中传输数据的速率满足 TETRA系统的要求。 关键词:软件无线电; GNU Radio;USRP; TETRA 分类号:TN9295 C1994-2013ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net 北京交通人学硕十堂位论文 Bs个RACT ABSTRACT ABSTRACT: SDR (Software Defined Radio) means integrating the modular systematic hardware modules in a common platform, and this platform through a modular software program loaded on to achieve a varicty of diffcrent wireless communication functions. It bases on a general used hardware platform and uses software programming to implement dilferent function of wireless broadcasting station, which means reduce analog parts and make the digital processing as much as possible close to the antenna. This technology has many advantages such as reconfigurable programmable, expandable and easy to upg race DQPSK modulation is a base modulation of orthogonal modulation which is a digital modulation has high spectral efficiency and interference immunity. GMSK modulation has excellent feature of frequency spectrum and power. Because of that, GSM which is widely used wireless communication system in the world choose this modulation to be its modulation. J / 4-DQPSK modulation has high spectral efficiency, and can resist Doppler frequency shift It is also the main used modulation in TEtRA system. TETRA (Terrestrial ' Trunked Radio) is a digital trunked standard proposed by ETSI. It has a strong command and control functions, and has high frcqucncy utilization, data security is good, more flexible network control. And the implementation of this modulation is also the preparation for the further implementation of TETRA on this platform This paper researches the architecture and implementation principle of gNu radio and USRP platform And bases on this Sdr platform to implement multi-modulations like DQPsK modulation, GMSK modulation and T/4-DQPSK modulation. In the implementation of gmSK modulation, this paper also makes the speed of the data which is transmitted in the air to obtain the requirement of gSm. and in the implementation of I /4-DQPSK modulation, this paper compares the performance of the diffcrcnt synchronous algorithms in the reccivcd side to choose the better one to use and transmits the data as the structure of the burst which is defined in the tetra Besides, this paper also makes the speed of the transmitted data to obtain the requirement of TETRa KEYWORDS: SDR: gnu Radio: USRP. TETRA CLASSNO TN9295 C1994-2013ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net 北。京交通大。学。硕十学位论文 目录 目录 中文摘要 ABSTRACT 综述 b由由由鲁由击。曲。鲁t.春由由 1.1课题的研究背景、内容和意义…. 1.2内外研究现状 13本文主要贡献和章节安排 2钦件无线电基木理论及架构… 2.1信号采样基本理论 134666 21.1 Nyquist 3样定理 西看是西画是4 21.2带通信号采样理论 22多速率信号处理… 221整数倍抽取 8 222整数倍内插 223采样率分数倍变换 12 2.3数字滤波器 13 2.3.1数字滤波器设计基仙 由香垂。自b● 13 232半带滤波器 非···非谁·中,量曲·中·曾 ,14 23.3积分梳状滤波器 24软件无线电基本结构 241数字下变频 242数字上变频 19 25本章小结 b垂●D垂●垂,果●。。@看●●。鲁鲁。自垂垂音。·音●自。春鲁毋。量看。·垂得 3 GNU Radio FIl USRP...................21 3.1 GNU Radio和USRP软件无线电平台综述 ………21 3.2 GNU Radio 21 3.2.1 Block 22 3.22 SWIG 25 3.2.3 Flow graph 25 3.3USRP… 27 331USRP母板 争看·· 332USRP子板 30 C1994-2013ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net 北京交通大学硕十学位论文 日 3.3.3USRP空中传输数据速率 34本章小结… 32 4基于 GNU Radio和USRP平台的多种调制方式的实现 33 41 DQPSK调制方式的实现 33 411 DQPSK调制 3 41.2 DQPSK解调. 35 41.3数据帧结构. 36 42GMSK调制方式的实现. 42.1GMSK调制 37 4.2.2GMSK解调 39 42.3空中数据速率…39 43x/4- DQPSK调制方式的实现 140 4.3.1m/4 DQPSK调制… 41 4.3.2π/4- DQPSK解调… 43 433符号同步算法 433.1M&M算法 44 43.3.2 Gardner算法… 50 43.4数据帧结构….… 4.3.5空中数据速率 4.36木章小结 ∴56 测试结果及分析 57 51 DQPSK调制方式 57 52GMSK调制方式 61 5314- DQPSK调制方式 65 结论 中中 ..70 参考文献 …,71 作者简历....73 独创性声明 74 学位论文数据集… 75 C1994-2013ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net 北京交通大学硕十学位论文 综述 1综述 1.1课题的研究背景、内容和意义 “软件无线电(SDR)”这一概念是由 L Mitola在1992年5月于美国的全国电 信系统会议( National Telesystem Conference)上首次提出的,此后该技术一直受 到业界的广泛关注。而软件无线电这个术语一直没有统一的定义,其中以软件无 线电论坛(www.sdrforum,org)的定义最为全面:软件无线电是一种新型的无线 电体系结构,它通过硬件和软件的结合使无线网络和用户终端具有可重配置能力。 它的基本思想是在一个硬件平台的基础上,通过软件编程来实现无线电台的各种 功能,也就是减少模拟环节,将数字化处理尽可能的靠近天线。该技术具有可重 配置、可编程、可扩展及系统升级便捷、实现灵活等优点。 目前“软件无线电”这个概念主要包含层含义: 首先需要把数模和模数转换设备向发送及接收端靠近,来实现“仝数字化” 的概念 其次是尽量使用软件编程来实现系统的具体功能,并且使用通用的硬件设备 来作为系统的基木平台。 最后软件无线电不只是一种实现方法,而是代表了一种新型的体制和一种开 放的、可扩展的、模块化的软硬件平台体系结构 Gnu Radio和UsRP联合使用的话就是这样的软件无线电平台。 GnU Radio 是一个开源的可以构建软件无线电平台的软件包,是该平台的软件部分。它是由 Eric Blossom发起的、完全开放的软件无线电项目,主要基于 Linux操作系统,但 也可以移植到其他操作系统上。它采用C艹+结合 Python语言联合编程的方式,其 代码完全开放。由于国内关于 GNU Radio的相关资料并不是很多,所以需要从 其官方网站中查找更多关于 GNU Radio的内容 USRP( Universal Software Radio Peripheral,通用软件尢线电设备),是Matt Etu所发明的与 GNU Radio结合使用的设备,可以说是 GNU Radio最重要的伙伴, 也是平台的硬件部分。此外URP也可以不与 GNU Radio配套使用。它有一个名 为UHD( Universa1 Hardware driver-USRP即使件通用驱动)的软件包,这个 软件包为USRP提供通用硬件驱动,也就是为用户提供宿主驱动和APⅠ,这样 用户就可以独立使用USRP而无需 GNU Radio。USRP也是一个开源的项目,所 有电路设计文档及FPGA代码均可从网上免费下载,而设备本身的成本也不高。 C1994-2013ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net 【实例截图】
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