基于DDS的DPSK调制解调软件无线电实现

论文摘要

软件无线电（Software Defined Radio,SDR）技术在现代信息传输中占有越来越重要的地位。无线电通信、电视、雷达、遥控遥测等,都需要利用无线电技术传输各种不同的信息,而在这些信息的传递过程中,都要用到调制和解调这些关键技术,从最早的模拟调幅调频技术的日臻完善,到现在的数字调制技术广泛运用,以及调制解调器的软件无线电实现,可使得信息的传输更为有效和可靠。论文首先介绍了进行数字通信所必须的模数转换器（ADC）和将数字信号变为模拟信号的数模转换器（DAC）。然后介绍了现场可编程门阵列（FPGA）的特点和设计流程及软处理器核系统Microblaze。论文还讨论了直接数字合成器（DDS）的FPGA实现,及在DDS基础上利用FPGA来实现差分相移键控（DPSK）调制器和解调器的设计方法。在设计中选用了Xilinx公司含有大量逻辑资源的现场可编程门阵列Virtex-5系列器件,在此集成环境下调用库存功能模块或直接用VHDL语言编程来实现设计要求。在DPSK解调模块中还采用新推出的Microblaze软处理器核系统来进行设计。最后对本文进行了总结和展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 第二章 模数转换器ADC和数模转换器DAC
• 2.1 引言
• 2.2 采样
• 2.2.1 理想采样与采样定理
• 2.2.2 采样的方法
• 2.2.2.1 自然采样
• 2.2.2.2 平顶采样
• 2.2.3 采样信号的恢复
• 2.2.4 带限信号理论
• 2.3 量化
• 2.4 模数转换器（ADC）
• 2.4.1 模数转换器的原理
• 2.4.2 模数转换器的特性
• 2.5 降低量化噪声的方法
• 2.5.1 过采样
• 2.5.2 噪声整形
• 2.6 数模转换器（DAC）
• 2.6.1 数模转换器的原理
• 2.6.2 数模转换器的特性
• 第三章 现场可编程门阵列FPGA及软处理器核Microblaze简介
• 3.1 引言
• 3.2 FPGA设计方法简介
• 3.2.1 设计输入阶段
• 3.2.2 FPGA实现阶段
• 3.2.3 调试及仿真
• 3.2.4 设计完成及下载
• 3.3 MicroBlaze处理器结构
• 3.3.1 MicroBlaze处理器的寄存器
• 3.3.2 MicroBlaze处理器流水线结构
• 3.3.3 MicroBlaze处理器的总线接口
• 3.3.4 MicroBlaze处理器硬件和软件的设计
• 3.3.5 MicroBlaze处理器的硬件设计
• 3.3.6 MicroBlaze处理器的软件设计
• 3.4 FPGA器件的选用
• 3.4.1 芯片系列选择
• 3.4.2 芯片型号选择
• 3.4.3 Virtex-5芯片特性简介
• 第四章 DDS基本原理和FPGA实现
• 4.1 引言
• 4.2 DDS基本原理简介
• 4.2.1 DDS基本原理
• 4.2.2 DDS原理结构图和主要参数
• 4.3 DDS的性能
• 4.3.1 DDS的优势
• 4.3.2 DDS的局限性
• 4.4 DDS具体参数确定
• 4.4.1 具体参数
• 4.4.2 参数计算
• 4.5 DDS的FPGA实现
• 4.5.1 相位累加器的设计
• 4.5.2 相位调制器的设计
• 4.5.3 正弦查找表SINROM的设计
• 4.5.4 仿真结果
• 4.6 DDS的扩展设计
• 第五章 基于DDS的DPSK调制器的软件无线电实现和仿真
• 5.1 引言
• 5.2 DPSK调制原理和主要参数
• 5.2.1 DPSK调制原理
• 5.2.2 DPSK调制实现方法
• 5.2.3 DPSK信号的频谱和占用带宽
• 5.3 基于DDS的DPSK调制的具体实现
• 5.3.1 二相差分编码的实现
• 5.3.2 CPSK调制的实现
• 5.4 基于DDS技术的MPSK调制器设计
• 5.4.1 MPSK调制器原理
• 5.4.2 MPSK调制的实现
• 5.4.2.1 基于DDS技术的多进制调制方框图
• 5.4.2.2 基于DDS技术的QPSK调制
• 第六章 基于FPGA和DDS实现DPSK解调及仿真
• 6.1 引言
• 6.2 DPSK解调原理和主要指标
• 6.2.1 DPSK解调基本原理
• 6.2.2 DPSK信号解调的性能指标
• 6.3 DPSK解调算法的原理
• 6.3.1 载波同步方法概述
• 6.3.2 数字锁相环的基本理论
• 6.3.2.1 数字鉴相器
• 6.3.2.2 数字环路滤波器
• 6.3.2.3 数控振荡器（DCO）
• 6.3.3 数字Costas环的设计
• 6.3.3.1 数字混频
• 6.3.3.2 积分清零滤波器
• 6.3.3.3 数字相位误差检测器
• 6.3.3.4 环路滤波器的设计
• 6.3.3.5 锁定和假锁检测
• 6.3.3.6 位同步信号的提取
• 6.4 基于Xilinx公司FPGA的Microblaze处理器的DPSK解调实现
• 6.4.1 滤波器的设计方法
• 6.4.2 软件工作流程
• 6.4.3 基于MicroBlaze处理器的系统构建
• 6.5 仿真结果
• 6.5.1 滤波器仿真结果
• 6.5.2 Costas环仿真
• 6.5.3 DPSK解调输出仿真
• 第七章 总结和展望
• 参考文献
• 致谢