一种基于DSP和FPGA平台的数字化接收机

论文摘要

短波通信由于其固有的优点,在无线通信特别是军事通信中有着很重要的应用,国内外对短波电台以及高速调制解调器的研究也是相当多,然而有些硬件结构相似的电台信号特征差异却很大,这极大地限制了不同电台间的互通互连。而软件无线电用软件代替部分硬件,可以通过不同软件模块来实现不同的功能,因此利用软件无线电,可以在相同的硬件平台上,实现多种短波数字化业务,而本文重点研究的就是基于软件无线电的短波串行体制。首先对短波串行体制标准进行了详细地研究,并对发射端实现方法进行了具体的说明。其次阐述了中频数字接收机相关基本理论,在研究信号采样理论、多速率数字信号处理理论、滤波器设计理论、FPGA硬件数字算法等基础上,并结合实际应用要求,提出了适合于FPGA实现的数字化中频处理系统方案,对系统进行了仿真,验证了系统方案的可行性,然后通过Verilog编程完成了数字下变频的FPGA实现,效果较好。最后对接收端的基带处理方法进行了一些探索。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 短波通信的概述
• 1.2 软件无线电的概念与特点
• 1.3 国内外发展现状
• 1.4 软件无线电的系统结构
• 1.5 本文的组织结构
• 第二章 串行体制的发射原理与实现
• 2.1 串行体制发射的原理
• 2.1.1 同步前导序列
• 2.1.2 调制方式
• 2.1.3 数据格式
• 2.1.4 卷积编码和交织
• 2.1.5 波形形成
• 2.1.6 加扰
• 2.2 发端的硬件平台
• 2.2.1 TMS320C6416 介绍
• 2.2.2 TLV320AIC20 的介绍
• 第三章 中频数字接收机的相关理论
• 3.1 Nyquist 采样定理
• 3.2 带通采样理论
• 3.3 数字下变频
• 3.4 整数倍抽取
• 3.5 数字滤波器及设计方法
• 3.5.1 窗函数设计方法
• 3.5.2 最佳一致逼近法
• 3.6 CIC 滤波器
• 3.7 半带滤波器
• 3.8 整数倍抽取器的FIR 直接实现
• 3.9 多相滤波结构
• 3.10 分布式算法
• 3.11 改进的DA 算法
• 第四章 中频数字化接收机的方案设计及仿真
• 4.1 中频信号的产生
• 4.2 信号采样速率的选择
• 4.3 NCO 的设计
• 4.4 抽取数字滤波器设计
• 4.5 系统方案仿真
• 第五章 中频数字下变频的FPGA 实现
• 5.1 系统结构框图
• 5.2 器件的选择
• 5.3 NCO 的设计的具体实现
• 5.4 低通抽取滤波器的实现
• 5.4.1 CIC 滤波器的实现
• 5.4.2 多相滤波器的实现
• 5.5 软件编程和硬件实现注意问题
• 5.5.1 滤波器系数量化处理
• 5.5.2 时钟处理
• 5.6 DDC 的仿真与硬件下载
• 第六章 基带信号处理
• 6.1 信号捕获
• 6.2 信道估计
• 6.3 数据检测
• 6.4 Viterbi 译码
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果