盲信号分离接收机中数字下变频器设计

论文摘要

在实际应用中当同一信道上存在多用户或者天线阵列信号处理不当时,会出现多个源信号因信道耦合而在传输过程中发生混迭的情况,同时用户接收到的信号也将是多个信号混合的数据信号。当信号混迭情况较严重时,利用常规的接收机用户将无法提取有用信号。而基于软件无线电技术设计的盲信号分离接收机的作用就是为了解决上述问题,它能把用户需要的信号从接收到的混迭信号中提取出来。但是长期以来由于盲信号分离受噪声影响较大,导致它一直无法在实际应用中有所作为。为了在盲分离接收机领域有所突破,必须对接收机设计当中的各个关键构成深入研究。本文主要对盲信号分离接收机中的一项关键技术—数字下变频技术进行了研究和设计,从而为建立盲信号分离理论研究的通用硬件平台打下良好基础。文中首先提出了一个简单的抗混迭软件无线电接收机,并阐述了该数字接收机的基本结构;然后适当介绍了数字下变频器设计中要使用的抽取、内插、滤波器设计等各种原理方法;接着结合接收机实验中对数字下变频器的设计要求,设计数字下变频器,并完成仿真检验;最后,利用接收机对整个硬件平台进行了初步的分离效果测试。本文研究的目标是设计出一个可用于盲信号分离接收机中的基于FPGA的双通道专用数字下变频器,作为盲信号分离试验里信号接收机中信道化模块的数字前端,无失真地完成AD后的数字信号降速功能,最终在设计过程当中总结出一套行之有效的设计盲信号分离接收机中数字下变频器的方法。实验最后利用设计好的结果检验盲信号分离接收机的分离效果。测试的结果表明,在混迭信号带宽较小,信号是被线性混迭的条件下,采用上述基于FPGA的数字下变频设计方法和结论,接收机可以成功有效地将接收到的混迭信号分离出来。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 本文主要内容及结构
• 第二章 BSS基础知识及FastICA算法
• 2.1 盲信号分离基本知识
• 2.1.1 盲信号分离定义
• 2.1.2 盲信号分离线形模型
• 2.1.3 盲信号分离算法
• 2.1.4 盲信号分离基本思路
• 2.2 快速独立分量分析
• 2.2.1 独立分量分析定义
• 2.2.2 快速独立分量算法
• 2.3 本章小结
• 第三章 软件无线电基本理论
• 3.1 软件无线电基本概念
• 3.2 中频数字化理论基础
• 3.2.1 采样定理
• 3.2.2 多速率信号处理
• 3.2.3 数字混频正交变换
• 3.3 数字下变频器原理
• 3.3.1 数字下变频器结构
• 3.3.2 数字控制振荡器
• 3.3.3 数字下变频器性能
• 3.4 本章小结
• 第四章 Virtex系列FPGA中数字下变频器
• 4.1 Virtex系列FPGA
• 4.2 数字下变频器
• 4.2.1 XC2V2000-4FG676C
• 4.2.2 XC2V2000-4FG676C内核结构
• 4.2.3 直接数字同步器（DDS）
• 4.2.4 梳状抽取滤波器
• 4.2.5 补偿滤波器（CFIR）和可设计滤波器（PFIR）
• 4.3 DDC中用户接口界面
• 4.4 DDC内核采样和输出端口设置
• 4.5 本章小结
• 第五章 数字滤波器设计
• 5.1 数字滤波器的基本概念
• 5.2 数字滤波器的分类
• 5.3 有限脉冲响应（FIR）数字滤波器的设计
• 5.4 CIC滤波器设计
• 5.5 半带滤波器设计
• 5.6 滤波器设计工具
• 5.7 本章小结
• 第六章 FPGA中DDC设计
• 6.1 设计指标
• 6.2 确定AD9862 与DDC间信号接口参数
• 6.3 CIC滤波器设计方法
• 6.4 滤波器仿真检验
• 6.5 DDC内核参数设置
• 6.6 DDC外围接口控制设计
• 6.7 本章小结
• 第七章 盲信号分离实验
• 7.1 盲信号分离接收机模型
• 7.2 盲信号分离试验系统结构
• 7.3 硬件设计考虑
• 7.4 信号发射机方案
• 7.5 接收机方案
• 7.6 盲信号分离试验
• 7.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢