基于FPGA的信道化接收机理论与实现研究

论文摘要

软件无线电的基本思想是构造一个通用的硬件平台,将宽带ADC和DAC尽量靠近天线,用软件来实现尽可能多的无线电功能。基于这个通用的可编程硬件平台,通过软件来实现各种标准和通信制式,可以方便地增加许多新的通信功能,使系统的灵活性大大增加,作为无线通信技术的又一次革命,软件无线电是目前通信领域中最重要的研究方向之一。基于多相滤波的数字信道化接收机是目前软件无线电接收机较好的解决方案,在实现宽带概率截获的情况下,能明显降低复杂度,提高实时处理信号的能力,为此,本文作了如下工作:首先,简要地介绍了在数字接收机的基本理论诸如:采样定理、多速率信号处理、数字信号正交变换等。其次,在对几种常用数学模型的数字接收机分析比较基础上,根据具体的实际需要,确定了多相滤波的信道化处理的数学模型,并对此系统方案作了总体论述和详细的推导分析。最后,针对具体预研项目,对系统进行分析,完成了数字下变频和多相滤波信道化的基于MATLAB的仿真和FPGA的实现,给出了系统功能测试结果,验证了本方案的正确性和可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 软件无线电的发展概况及基本结构
• 1.2.1 软件无线电的发展概况
• 1.2.2 软件无线电的基本结构
• 1.2.3 软件无线电的特点
• 1.3 数字接收机发展历程
• 1.4 项目背景及主要工作
• 1.4.1 项目的应用背景及研究目的
• 1.4.2 本文的主要工作
• 第二章 软件无线电理论基础
• 2.1 引言
• 2.2 信号采样理论
• 2.2.1 低通采样定理
• 2.2.2 带通采样定理
• 2.3 软件无线电中数字信号正交变换理论
• 2.4 软件无线电理论基础-多速率信号处理
• 2.4.1 整数倍抽取
• 2.4.2 采样率的变化性质
• 2.5 本章小结
• 第三章 数字化中频接收机系统结构
• 3.1 引言
• 3.2 软件无线电中的数字接收机
• 3.2.1 单通道软件无线电接收机
• 3.2.2 并行多通道软件无线电接收机
• 3.2.3 多相滤波器组信道化接收机
• 3.3 基于多相滤波的信道化接收机理论分析
• 3.3.1 多相滤波的原理
• 3.3.2 均匀滤波器组信道化
• 3.3.3 滤波器组信道化分形式
• 3.3.4 基于多相滤波的结构的信道化接收机
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统各模块方案选取及验证
• 4.1 引言
• 4.2 系统方案介绍
• 4.2.1 系统指标介绍
• 4.2.2 系统方案选择
• 4.2.3 系统软件设计总体框图
• 4.3 系统各模块方案验证
• 4.3.1 数字下变频
• 4.3.2 多相滤波信道化
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统各模块 FPGA 的实现
• 5.1 引言
• 5.2 FPGA 简介
• 5.2.1 FPGA 概述
• 5.2.2 FPGA 的特点
• 5.2.3 FPGA 的设计基本原则
• 5.2.4 FPGA 的设计流程
• 5.3 数字下变频模块设计及实现
• 5.3.1 主要功能模块介绍
• 5.3.2 NCO 混频模块设计及实现
• 5.3.3 抽取器模块设计及实现
• 5.4 多相信道化模块设计及实现
• 5.4.1 主要功能模块介绍
• 5.4.2 数据预处理模块的设计及实现
• 5.4.3 多项滤波模块的设计及实现
• 5.4.4 DFT 模块的设计及实现
• 5.5 本章小结
• 第六章 系统功能测试及结果分析
• 6.1 引言
• 6.2 系统功能测试概述
• 6.3 数字下变频（DDC）的功能测试
• 6.4 多相信道化的功能测试
• 6.5 本章小结
• 第七章 全文总结
• 致谢
• 参考文献