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基于LabVIEW的数字无线电收发信系统 [复制链接]

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离线软件无线电
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只看楼主 倒序阅读 0楼 发表于: 2014-03-24

   痴迷业余无线电20年了，很久以来就想拥有一个低成本，可以快速构建的数字无线电收发信机。若实现数字化通信，编解码部分一般使用DSP或FPGA。但是对于普通的业余爱好者来说，一是成本高二是复杂的硬件设计和软件编程往往令人望而却步。2009年前就听说过LabVIEW软件可以借助个人计算机实现各种数学运算，可以模拟出传统仪器或设备的前面板。功夫不负有心人，经过几年的尝试终于在2013年底实现了用LabVIEW来处理数字通信的编解码部分。
   LabVIEW简介，LabVIEW是美国国家仪器公司开发的一种图形化编程工具，使用图形语言也就是G语言编程。这种语言可以省去写代码的枯燥工作，拖一个图标进来往往可以代替几十行或几百行C语言的语句。可以在计算机上快速构建你的各种想法。
言归正传来看一下此次的快速构建总体思路，请看下图。图中的计算机A和B就是普通的个人电脑，计算机A的声卡输出连接到无线电发射器，发射器可以是任意波段任意发射功率。可以选用低成本的88~108MHZ的调频小功率发射器（价格在几元到几十元左右）来做实验。信号通过无线信道传送到接收机，可以选用普通的家用调频收音机或者手机上的收音机。收音机的耳机音频输出连接到计算机B的声卡输入。在两台计算机上安装LabVIEW生成的数字通信的编解码软件就可以进行无线电数字通信了。


软件部分的具体实现方法如下。
LabVIEW程序生成的MSK_TX_试用140126.exe可执行文件，利用计算机声卡发送MSK调制信号。
MSK_TX_试用140126  链接： http://url.cn/NyRJ4j
MSK_RX_试用140126 链接： http://url.cn/MM1gET



运行该程序需要安装LabVIEW2009或高于此版的基本软件包（该软件包800M左右）。或者安装LabVIEW2009程序运行引擎（该软件包120M左右）。
LABVIEW2009程序引擎.zip 链接：http://url.cn/R09tDE
可以用本程序配合MSK_RX_试用140126.exe解调程序，在同一台或两台计算机上通过声卡进行数字通信传送实验。
可以把声卡输出的这个信号再次进行模拟调制，调制到您期望的射频波段上去，进行无线电发送。为了快速构建无线电收发信机。可以尝试将它进行模拟调频调制到88~108MHZ波段，这样再准备一台调频收音机然后配上MSK解调软件就可以进行数字无线电通信演示了。如果调制到业余无线电频段，那么就可以将数字信息发送到几十或者几千公里以外。（例如，将MSK发送的音频信号直接接入短波发射机的麦克风接口，将短波接收机的音频输出直接接入计算机的音频输入接口）。您同样可以把它演化成一个像QQ一样的聊天工具。

信号生成原理：输入的文字先经过卷积编码，然后把生成的比特流转换成MSK符号，然后把生成的MSK符号进行脉冲阴影滤波，然后进行模拟调频调制，通过计算机声卡发送。
主要指标：
1 载波频率（CarrierFrequency）：2.4KHZ双声道输出。
2 符号率（Symbol Rate）：2.4K

首次运行调试：
1解压文件包，运行MSK_TX_试用140126.exe。
2音频连接线接到另外一台计算机上的音频输入插孔。计算机后面通常有两个音频输入孔。红色为麦克风输入，蓝色为线路输入。您可以配置接收端计算机的输入。见下图，在录音控制对话框中选择你需要的输入方式




在发送计算机端点击发送按钮，可以在发送计算机端观察已调载波波形、MSK基带信号波形和MSK基带信号星座图。可以在接收计算机端通过音箱听到已调载波的声音。也可以用音频示波器程序观察波形。
在接收计算机端运行MSK_RX_试用140126.exe。在发送端尝试点击一次发送按钮，观察接收到的有用信号电平。调整解码启动门限电平，使其刚好略低于接收有用信号电平。然后就可以数字通信实验了。


小常识：
最小移频键控(MSK）是移频键控(FSK）的一种改进型。目前使用最广泛的2G移动通信系统就是采用这种调制方式。MSK主要的特点⒈信号能量的99.5%被限制在数据传输速率的1.5倍的带宽内。谱密度随频率（远离信号带宽中心）倒数的四次幂而下降，而通常的离散相位FSK信号的谱密度却随频率倒数的平方下降。因此，MSK信号在带外产生的干扰非常小。⒉信号包络是恒定的，系统可以使用廉价高效的非线性器件



[ 此帖被软件无线电在2014-03-24 20:37重新编辑 ]
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离线BG2XJK
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只看该作者 1楼 发表于: 2014-03-24
好吧，我是二楼，我是沙发。
因为，最近也是在一直关注这类
呼  号BG2XJK
Q    Q：1055453
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离线BH7NAO
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只看该作者 2楼 发表于: 2014-03-24
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离线BD1CM
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只看该作者 3楼 发表于: 2014-03-28
这套算法库很好用的
uH = 25330/ (MHZ x MHZ x pF).  pF = 25330/( MHZ x MHZ x uH).
严肃认真、周到细致、稳妥可靠、万无一失，虽然我们可能做不到万无一失，但是我们尽人事、听天命……

https://uk.groups.yahoo.com/neo/groups/S9-C_SDR/info


QQ:63545177
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离线软件无线电
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只看该作者 4楼 发表于: 2014-03-28
回 BD1CM 的帖子
BD1CM:这套算法库很好用的[表情]  (2014-03-28 10:28) 

是啊LabVIEW里面的模块太丰富了，几乎包罗万象。还请多指教啊，可以加你的软件无线电群吗
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离线cqdx
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只看该作者 5楼 发表于: 2014-03-28
作图功夫了得
自古谁无死，人无信不立！
平时折腾的一些制作内容，分享在了微信公众号：凡音BG9EO，有兴趣可以关注了解，谢谢！
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离线软件无线电
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只看该作者 6楼 发表于: 2014-04-02
  对于手头有短波电台的HAM来说可以将计算机A声卡输出的这个已调信号连接到电台的麦克风接口，从而再次进行幅度调制，然后发射出去。用计算机键盘在昵称输入框中输入自己的呼号，在发射端的文本输入对话框中输入聊天内容。鼠标点击发送按钮，这个数字化的信息就可以瞬间传送到全球各地。在接收端可以将电台的音频输出连接到计算机B的声卡输入端，音频已调信号进入计算机进行解码，最终显示聊天内容。在符号率默认2.4K（可调300，600，1200，2400，4800，9600）的情况下，每秒可以传送34个汉字或68个字符。
有些HAM短波电台带有音频输入输出接口，可以直接使用。没有这两种接口的HAM就要自己动手DIY引线出来了。笔者后续打算出一个配套的小功率短波收发信机硬件。并且通过串口或者USB接口或者声控实现PPT收发自动控制，在计算机上点击发送就可以自动启动电台发射。
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离线weed
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只看该作者 7楼 发表于: 2014-04-02
可以发中文？哇。。。。
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离线软件无线电
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只看该作者 8楼 发表于: 2014-04-02
回 weed 的帖子
weed:可以发中文？哇。。。。 (2014-04-02 20:24) 

对，中文和字符都可以发
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离线weed
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只看该作者 9楼 发表于: 2014-04-02
纠错能力跟得上PSK31吗？
数据通信在国内比较小人玩的一个重要原因是件件只能传送拉丁文，在国内中文是主流，这工具有前途啊！
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离线软件无线电
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只看该作者 10楼 发表于: 2014-04-02
本次采用的约束长度为6，编码率为1/2的卷积编码和维特比译码。纠错率和约束长度有关。查了下PSK31也是用的卷积编码和维特比译码，但是没有详细参数。多谢楼上鼓励这是个有前途的工具。
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离线BH7KVE
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只看该作者 11楼 发表于: 2014-04-02
回 weed 的帖子
weed:可以发中文？哇。。。。 (2014-04-02 20:24) 

+1
BH7KVE 水上漂  
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离线BA7KW
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只看该作者 12楼 发表于: 2014-04-04


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BA7KW  张建华
BA7KW"at"163.com
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离线bg5emc
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只看该作者 13楼 发表于: 2014-04-04
数字通信是发展的必然，效率高，QRP绿色环保。搞上千瓦的乌龟哇哇乱喊污染环境。
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离线软件无线电
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只看该作者 14楼 发表于: 2014-04-07

B  LabVIEW编程示范
   打开LabVIEW软件后新建一个空白VI程序。软件会自动弹出前面板和后台程序框图。在前面板中点击鼠标右键，选中波形图控件放置到前面板中。进入后台程序框图，点击鼠标右键先放置一个While循环体（相当于C语言里面的While语句，在这里只是一个灰色的方框）。然后把波形图图标放入While循环体，然后点击鼠标右键放置一个声音采集图标。用线把声音采集图标的数据端连接到波形图图标的信号输入端。点击文件保存，点击左上方运行箭头。马上就可以看到计算机声卡输入的波形。LabVIEW提供N多种信号处理和数学运算函数，声音采集输入的数据后续可以进行成千上万种的分析，只需要拖几个图标进去就可以。就这么简单，已经很丰富了。这几个图标估计可以代替几千行的C语句。


          前面板


       后台程序框图
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