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软件无线电数字中频的研究与设计

2020-12-11阅读(647)

软件无线电数字中频的研究与设计

论文摘要

无线通信作为信息网络个人接入的一种主要手段,正面临着巨大的市场增长和崭新的技术飞跃。软件无线电是在数字无线电基础上发展起来的,采用了大量数字无线电的数字处理技术及器件。数字中频（Digital Intermediate Frequency）模块的设计作为软件无线电的技术难点,同时也是热门的研究课题之一软件无线电将模块化、标准化、和通用化的硬件单元以总线或交换方式连接起来构成通用平台,通过在这种平台上加载模块化、标准化、通用化的软件,实现各种无线通信功能。软件无线电提出了一种崭新的通信思想,利用软件的可编程、易修改、成本低和开发周期短的优势,把无线通信的水平提高到了一个新的高度。本文就是首先针对数字中频模块展开研究,通过对数字信号处理的相关理论对数字中频的关键模块的分析和设计,利用FPGA实现了采样率变换的功能。本文主要完成的工作有以下几个方面的内容：1.在充分介绍软件无线电的基础之上,详细地研究了数字信号处理的基本理论以及实现方式。2.在全面的分析了FPGA技术的理论基础以及设计流程的前提下,详尽分析了采用FPGA实现DSP是行之有效的,而且具有一定的优势,从而为FPGA实现数字中频电路打下基础。3.我们使用的FPGA器件是Altera公司的Cyclone IV系列的芯片完成系统中主要模块的设计,主要包括提高和降低数据的采样率,即内插和抽取两个操作,然后对其仿真结果进行了分析。本文采用FPGA的方法实现了软件无线电系统中的数字上下变频模块。本文采用CIC+CFIR的设计架构能够充分复用系统资源,而且系统具有完全可编程等优点,使其具有很好的灵活性,便于系统的扩展和升级,而且该系统在价格方面也极具优势,因此采用FPGA来实现软件无线电系统具有十分重要的实际意义。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 目录
  • 第一章 绪论
  • 1.1 软件无线电的起源及发展现状
  • 1.2 软件无线电的概念及其结构
  • 1.2.1 I/Q信号幅度不平衡
  • 1.2.2 I/Q信号相位不平衡
  • 1.2.3 判决误差
  • 1.3 软件无线电的关键技术
  • 1.3.1 射频技术
  • 1.3.2 前端技术
  • 1.3.3 基带技术
  • 1.3.4 软件技术
  • 1.3.5 安全技术
  • 1.4 软件无线电的应用前景
  • 1.5 本文的研究目的和主要工作
  • 第二章 数字中频的理论基础
  • 2.1 信号采样理论
  • 2.1.1 基本采样定理—奈奎斯特（Nyquist）采样定理
  • 2.1.2 带通采样理论
  • 2.1.3 过采样处理和处理增益
  • 2.1.4 欠采样和频率的转换
  • 2.2 多采样率信号处理
  • 2.2.1 抽取和内插
  • 2.2.2 整数倍内插
  • 2.2.2.1. 直接形式
  • 2.2.2.2. 多相形式
  • 2.2.3 整数倍抽取
  • 2.3 数字中频系统中常用的数字滤波器
  • 2.3.1 积分梳状（CIC）滤波器
  • 2.3.2 半带滤波器
  • 2.3.3 升余弦滤波器和根升余弦滤波器
  • 2.4 小结
  • 第三章 FPGA的关键技术及其实现DSP算法的可行性分析
  • 3.1 FPGA的设计技术和思想
  • 3.1.1 FPGA的结构和特点
  • 3.1.2 FPGA的设计流程
  • 3.1.2.1. 电路设计与输入
  • 3.1.2.2. 功能仿真
  • 3.1.2.3. 综合优化
  • 3.1.2.4. 综合后仿真
  • 3.1.2.5. 实现与布局布线
  • 3.1.2.6. 时序仿真与验证
  • 3.1.2.7. 板级仿真与验证
  • 3.1.2.8. 调试过程与加载配置
  • 3.1.3 FPGA系统设计的关键技术
  • 3.1.3.1 FPGA系统设计的基本原则
  • 3.1.3.2 FPGA的设计思想和技巧
  • 3.2 用FPGA实现DSP的可行性
  • 3.2.1 用FPGA实现DSP的优越性
  • 3.2.1.1 FPGA比较DSP处理的优势
  • 3.2.1.2 FPGA实现DSP算法的优势
  • 3.2.2 FPGA实现DSP所面临的困难
  • 3.3 小结
  • 第四章 基于FPGA的DUC/DDC设计
  • 4.1 系统结构的总体设计
  • 4.2 芯片选择
  • 4.2.1 FPGA芯片的选择
  • 4.3 仿真与设计工具
  • 4.3.1 实现工具Quartus Ⅱ
  • 4.3.2 仿真设计工具Matlab
  • 4.3.3 Modelsim
  • 4.4 设计方法
  • 4.4.1 IP CORE的应用
  • 4.4.2 模块化设计
  • 4.4.2.1 DUC
  • 4.4.2.2 DDC
  • 4.5 本章小节
  • 第五章 DUC/DDC的实现及其验证测试
  • 5.1 上变频的实现
  • 5.1.1 滤波器的实现
  • 5.1.2 载波合并
  • 5.2 下变频模块
  • 5.2.1 载波分离
  • 5.2.2 下变频滤波器的实现
  • 5.3 系统结果
  • 5.4 本章小结
  • 第六章 总结与展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 在学期间研究成果

    • 相关论文文献

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