基于FPGA的8PSK调制解调技术研究

论文摘要

软件无线电是近年提出的新的通信体系,由于其具有灵活性和可重配置性并且符合通信的发展趋势,已成为通信系统设计的研究热点。因此对基于软件无线电的调制解调技术进行深入细致的研究非常有意义。本文首先从阐述软件无线电的理论基础入手,对多速率信号处理中的内插和抽取、带通采样、数字变频等技术进行了分析与探讨,为设计和实现8PSK调制解调器提供了非常重要的理论依据。然后,研究了8PSK调制解调技术,详细论述了它们的基本概念和原理,提出了系统实现方案,在DSP+FPGA平台上实现了8PSK信号的正确调制解调。文中着重研究了突发通信的同步和频偏纠正算法,针对同步算法选取了一种基于能量检测法的快速位同步算法,采用相关器实现,同时实现位同步和帧同步。并且对于突发通信的多普勒频偏纠正,设计了一个基于自动频率控制（AFC）环的频偏检测器,通过修改数控振荡器（NCO）的频率控制字方法来校正本地载波频率,整个算法结构简单,运算量小,频偏校正速度快,具有较好的实用性。其次,对相干解调时初始相位进行纠正时,提出了一种简单易行的CORDIC方法,同时对FPGA编程当中的一些主要问题进行了介绍。最后,设计了自适应调制解调器,根据信噪比和误码率来自适应的改变调制方式,以达到最佳的传输性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 数字化调制解调技术的发展现状
• 1.2 研究背景及意义
• 1.3 本文主要研究内容概要
• 第二章 软件无线电关键理论基础
• 2.1 带通信号采样定理
• 2.2 多速率信号处理中的内插和抽取
• 2.2.1 整数倍内插
• 2.2.2 整数倍抽取
• 2.3 数字滤波技术
• 2.3.1 积分梳状（CIC）滤波器
• 2.3.2 FIR 数字滤波器
• 2.4 数字下变频技术
• 第三章8PSK 差分调制解调技术研究
• 3.1 调制器设计与实现
• 3.1.1 差分编码器
• 3.1.2 内插和成型滤波
• 3.1.3 帧同步和字宽选择
• 3.1.4 数字上变频
• 3.1.5 调制结果分析
• 3.2 解调器设计与实现
• 3.2.1 数字下变频
• 3.2.2 积分梳状滤波器
• 3.2.3 8PSK 突发信号同步算法
• 3.2.4 差分信号解调
• 3.3 FPGA 设计经验与注意事项
• 3.3.1 毛刺信号及其消除
• 3.3.2 FPGA 设计经验
• 3.3.3 分频器设计
• 第四章 8PSK 相干调制解调技术研究
• 4.1 8PSK 相干解调载波同步算法
• 4.1.1 鉴频器原理与实现
• 4.1.2 环路滤波器原理与实现
• 4.1.3 AFC 环的FPGA 实现
• 4.2 相位模糊和相差纠正原理与实现
• 4.2.1 CORDIC 原理
• 4.2.2 相差纠正
• 4.3 8PSK 相干解调算法的FPGA 实现
• 4.4 本章小结
• 第五章 自适应调制解调系统设计
• 5.1 信噪比估计方法
• 5.1.1 对误码率和误帧率的统计
• 5.1.2 CRC 原理
• 5.1.3 对帧同步相关器的输出结果的统计
• 5.2 调制方式的可靠切换
• 5.3 自适应调制系统FPGA 实现
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果