软件无线电在遥控遥测基带系统中的应用研究

论文摘要

遥控遥测系统正朝着通用化、标准化的方向发展。传统的由硬件组成、根据某种特定用途而设计、无法有效共享互通的遥控遥测系统已经难以适应发展需求。而近年来迅速发展的软件无线电技术能很好地解决这个问题。软件无线电的特点是系统的功能可以用软件来定义,从而在不改变硬件结构的情况下通过更换软件来变更系统的功能。本课题提出了将软件无线电应用到遥控遥测系统中的技术方案。实现了遥控遥测的基带系统的软件无线电技术应用,并在基于FPGA的通用硬件平台上实现了遥控遥测基带系统关键模块的详细设计。首先,深入研究了软件无线电理论基础、系统结构以及遥控遥测系统的组成及理论基础,提出了一种易于采用软件无线电技术的QPSK的调制解调方案。其次,本文采用了Matlab/Simulink来进行整个系统的建模及可行性分析。最后,本文在基于FPGA的通用平台上,具体实现了遥控遥测基带系统的各个组成部分。通过Verilog HDL语言编写了可综合代码,并在集成开发环境ISE下,通过ModelSim进行波形仿真从而检验了设计结果。这些实现的关键模块包括遥控遥测基带系统中发射部分的差错控制编码、成形滤波、内插滤波;接收部分的同步、维特比译码等。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 软件无线电概述
• 1.1.1 软件无线电的产生及其结构特点
• 1.1.2 软件无线电的应用及发展前景
• 1.2 遥控遥测概述
• 1.2.1 遥控遥测的基本原理及作用特点
• 1.2.1.1 遥控
• 1.2.1.2 遥测
• 1.2.2 遥控遥测的相互关系与发展趋势
• 1.3 本文的研究意义及主要工作
• 第二章 软件无线电数字化处理理论基础
• 2.1 信号采样定理
• 2.1.1 Nyquist 采样定理
• 2.1.2 带通采样
• 2.2 多速率信号处理
• 2.2.1 整数倍抽取
• 2.2.2 整数倍内插
• 2.2.3 内插和抽取的滤波器实现
• 2.3 数字正交变换
• 第三章 遥控遥测基带系统组成
• 3.1 遥控遥测的信息传输与系统模型
• 3.2 QPSK 调制解调器的实现方案
• 3.3 差错控制编码
• 3.3.1 卷积编码
• 3.3.2 差分编码
• 3.4 基带波形成形
• 3.5 同步的基本理论
• 3.5.1 载波同步
• 3.5.2 位同步时钟提取
• 3.6 维特比译码
• 3.6.1 维特比算法的译码过程
• 3.6.2 软判决的维特比译码
• 第四章 系统可行性及参数设计的仿真分析
• 4.1 系统仿真概述
• 4.2 仿真工具的选择
• 4.3 系统模型建立及仿真结果分析
• 4.3.1 发射部分
• 4.3.2 接收部分
• 第五章 遥控遥测系统关键模块的FPGA 实现
• 5.1 FPGA 技术
• 5.1.1 FPGA 简介
• 5.1.2 FPGA 与其它信号处理器件的性能比较
• 5.1.3 常用的FPGA 开发软件
• 5.1.4 Verilog HDL 语言介绍
• 5.2 发射部分各模块的具体实现
• 5.2.1 时钟产生模块
• 5.2.2 数据产生模块
• 5.2.3 卷积编码模块
• 5.2.4 差分编码模块
• 5.2.5 成形滤波器模块
• 5.2.6 内插滤波器模块
• 5.3 位同步的具体实现
• 5.3.1 超前滞后型数字锁相环的实现结构
• 5.3.2 异或门鉴相器
• 5.3.3 K 变模可逆计数器
• 5.3.4 加/减脉冲控制器
• 5.4 维特比译码的具体实现
• 5.4.1 总体设计
• 5.4.2 分支度量模块
• 5.4.3 累加－比较－选择模块
• 5.4.4 路径更新与存储模块
• 5.4.5 路径回溯模块
• 5.4.6 仿真结果
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文