基于软件无线电的中频信号处理平台研究与实现

论文摘要

传统的无线电台是面向硬件和具体功能设计的,不同的电台使用不同的通信体制,不能直接互联互通,兼容性差,升级成本高。软件无线电(Software Defined Radio,SDR)的基本思想是将A/D、D/A过程尽量靠近天线,并构建一个通用硬件平台,尽可能的用软件来实现电台的各种功能,通过加载不同的软件实现不同的通信体制,增加新的通信功能只需要增加一个软件模块即可。软件无线电技术是通信领域的第三次技术革命,具有广阔的应用前景。本文分析了软件无线电关键器件ADC、DAC的主要指标,着重研究了SCA规范和软件无线电的结构体系,并对各种结构体系的优缺点做了具体分析,在此基础上,结合课题实际要求设计了一个有实用价值的软件无线电中频信号处理平台。该平台基于中频带通采样结构,划分为基带系统和中频系统两部分进行设计。基带系统用“达芬奇”系列DSP中的ARM内核完成系统管理,用FPGA完成上下变频和基带信号处理,DSP内核通过高速接口为FPGA提供协同处理。中频系统分别用AD6645、AD9772A实现高速A/D、D/A转换,另外用CDCM7005设计了高质量的独立时钟系统。最后,完成了中频信号处理平台的硬件设计和调试工作,并用System generator设计了一个2ASK调制解调模块对整个平台进行了验证。结果表明本平台能够顺利完成中频信号处理工作,具有可行性和实用性。本文的研究工作为实际的软件无线电平台研发提供了一种实现方案,为后续的研究工作提供了实际的验证平台,有助于加快研究进展。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 软件无线电技术的研究背景
• 1.2 国内外研究进展和应用前景
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 软件无线电的应用前景
• 1.3 论文的主要工作及内容安排
• 第二章 软件无线电相关理论
• 2.1 信号采样理论
• 2.2 ADC 性能指标理论分析
• 2.3 DAC 性能指标理论分析
• 2.4 SCA 硬件体系结构分析
• 2.4.1 软件通信体系介绍
• 2.4.2 SCA 硬件结构体系
• 2.5 软件无线电的体系结构
• 2.5.1 软件无线电三种基本结构
• 2.5.2 软件无线电平台的三种硬件结构
• 2.6 中频信号处理平台设计方案
• 2.7 本章总结
• 第三章 基带系统设计
• 3.1 设计指标和核心器件选型
• 3.2 基带系统具体实现
• 3.3 基带系统PCB 设计
• 3.3.1 PCB 设计规则
• 3.3.2 PCB 布局
• 3.3.3 PCB 布线
• 3.4 基带系统调试
• 3.5 本章总结
• 第四章 中频系统设计
• 4.1 模数转换电路
• 4.1.1 ADC 选型
• 4.1.2 AD6645 模拟信号输入电路设计
• 4.1.3 时钟输入电路
• 4.1.4 输出电路
• 4.2 数模转换电路
• 4.2.1 DAC 器件选型
• 4.2.2 AD9772A 时钟电路设计
• 4.2.3 输出接口
• 4.2.4 AD9772A 参数设定
• 4.3 时钟系统
• 4.3.1 时钟芯片器件选型
• 4.3.2 CDCM7005 电路设计
• 4.3.3 CDCM7005 寄存器设置
• 4.4 中频系统PCB 设计
• 4.5 中频系统调试
• 4.6 本章小结
• 第五章 2ASK调制解调模块设计
• 5.1 设计方案
• 5.2 调制解调通用模型
• 5.3 基带信号的产生
• 5.4 NCO 的实现
• 5.5 2ASK 调制解调模块的实现
• 5.5.1 2ASK 调制模块的设计
• 5.5.2 2ASK 解调模块的设计
• 5.5.3 2ASK 调制解调模型仿真
• 5.6 平台验证
• 5.7 本章小节
• 第六章 总结和展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士期间主要研究成果
• 附录