基于TDD的数字无线通信系统的构建

论文摘要

随着无线通信技术的迅猛发展，通信方式越来越多，应用领域越来越广。但目前的通信手段在一些特殊环境中还不能满足用户需求，或在这些环境中还没有相应的通信设施。比如：在噪音很大的厂房内工作的工人，野外架线的电力工人，协同作战的武警战士，消防战士等等。这些人群工作当中急需一种携带方便，使用灵活的通信设备。本文正是迎合市场需求，设计了一套能够实现的系统方案，该系统能构实现11个用户在1公里范围内实现点对点的语音通信，以及用户间相对位置的显示。 本文首先介绍系统实现的功能，讨论了系统相关的理论技术：1 语音编解码技术；2 多址技术；3 调制解调技术；4 同步技术。接着描述了系统的9个功能模块：1 语音数字化模块，2 基带模块，3 射频模块，4 MCU控制模块，5 数据输入模块，即键盘模块，6 液晶显示模块，7 GPS模块，8 音频功放模块，9 电源模块。系统的规划了一种无冲突通信协议，详细描述了该协议各部分的工作流程，协议采用单频点TDMA多址方式，共包含11个用户，每个用户占用特定的时隙，在特定时间点向系统发送消息。巧妙的设计了素数查表法实现开机后的系统同步。应用Xilinx ISE和Modelsim仿真工具设计了作为数据传输的基带数据模块，并在Xilinx XC2S100 FPGA上实现了其功能。讨论了QPSK调制解调技术，给出了应用AD9850芯片实现了QPSK的调制的例子；研究了QPSK解调中关键的载波同步技术和码元同步技术，同时设计了一个基带码元同步数字锁相环路，分析了该锁相环路的工作原理，并且在Xilinx XC2S100 FPGA上实现该环路，该环路在±5％压控振荡器中心频率都能锁定。最后，应用Si4133频率综合芯片设计并实现了1.24G频率源。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 无线数字通信系统的系统结构
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 系统设计理论
• 2.1 语音编解码技术
• 2.1.1 语音编码的方法
• 2.1.2 增量编码原理
• 2.1.3 CVSD原理
• 2.2 多址技术
• 2.2.1 时分多址
• 2.2.2 频分多址
• 2.2.3 码分多址
• 2.2.4 时分多址的特点
• 2.3 同步技术
• 2.3.1 抑制载波跟踪环的最大似然函数估值算法
• 2.3.2 抑制载波跟踪环的最佳结构
• 2.3.3 位同步的最大似然算法估计
• 2.3.4 最佳同步器的一般结构
• 2.4 调制解调技术
• 2.4.1 QPSK信号的调制概述
• 2.4.2 QPSK的解调
• 2.4.3 解调端带通采样技术
• 2.4.4 解调端载波同步原理
• 2.4.5 解调端位同步原理
• 第3章 系统功能结构与通信协议设计
• 3.1 系统的功能
• 3.2 系统的构成
• 3.2.1 语音编解码模块
• 3.2.2 基带模块
• 3.2.3 调制解调模块
• 3.2.4 MCU控制模块
• 3.2.5 数据输入模块
• 3.2.6 液晶显示模块
• 3.2.7 GPS模块
• 3.2.8 音频功放模块
• 3.2.9 电源模块
• 3.3 系统通信协议规划
• 3.3.1 UE建立同步过程
• 3.3.2 UE空闲过程
• 3.3.3 UE呼叫过程
• 3.3.4 UE通话过程
• 3.3.5 UE通话结束过程
• 第4章 系统通信核心模块设计与实现
• 4.1 FPGA的设计方法
• 4.2 基带模块方案设计与实现
• 4.2.1 数据发送模块设计与实现
• 4.2.2 数据接收模块的设计与实现
• 4.3 应用AD9850实现QPSK调制
• 4.3.1 AD9850实现QPSK调制原理
• 4.3.2 对AD9850进行编程
• 4.4 基于FPGA的锁相环位同步提取电路设计与实现
• 4.5 应用Si4133实现频率合成
• 4.5.1 Si4133芯片简介
• 4.5.2 1.24G频率合成
• 第5章 总结
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢
• 研究生履历