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软件无线电接收机数字前端的研究与分析

作　者: 刘奕
导　师: 曾文海
学　校: 湖南大学
专　业: 电路与系统
关键词: 软件无线电 数字前端 数字正交下变频 CORDIC 抽取滤波器 分布式算法
分类号: TN859
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 343次
引　用: 1次
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内容摘要


软件无线电技术是一种新的无线通信技术,它的出现导致了接收机技术的革新,被认为是无线通信从模拟到数字,从固定到移动之后的又一次突破。他的中心思想是:构造一个开放性、标准化、模块化的通用硬件平台,并使宽带模数和数模转换器尽可能靠近天线。本文以无线通信接收系统中的数字前端部分为研究对象。首先介绍了软件无线电的相关概念及发展趋势,并且对它的三种结构形式作了一定的阐述。其中数字前端中的下变频部分和滤波器组部分是软件无线电中的关键技术之一,而运用FPGA来设计,由于可编程器件的可编程性,使得系统的实现更加灵活,可以从软件的高度来实现硬件。本论文在分析数字正交下变频技术的基础上,比较了传统的查表法和基于CORDIC算法的结构,分析了后者的优越性;并用Verilog编程,以MaxplusⅡ软件为仿真环境,在FPGA上进行了基于CORDIC算法流水线结构的下变频仿真。对于基于积分梳状(CIC)滤波器和半带(HB)滤波器的多级系统设计的抽取滤波器组,分析了滤波器设计中所涉及的各个参数,将剪除理论应用于多级积分梳状(CIC)滤波器的设计中,并且采用分布式算法(DA)来设计半带(HB)滤波器,并对仿真结果进行比较,这些先进算法的应用,进一步提高了硬件效率和运行速度。通过本论文的研究,初步验证了FPGA内实现软件无线电接收机的数字前端的可行性,并通过仿真结果的比较分析,证明了一些可以提高系统硬件效果的先进算法。为最终实现高效的软件无线电系统奠定了基础。

全文目录


第1章 绪论  9-21
  1.1 软件无线电的基本概念  9-11
    1.1.1 软件无线电的起源  9-10
    1.1.2 软件无线电的概念  10-11
  1.2 软件无线电发展趋势  11-13
  1.3 软件无线电的基本结构  13-20
    1.3.1 射频全宽带低通采样软件无线电结构  13-14
    1.3.2 射频直接带通采样软件无线电结构  14-16
    1.3.3 宽带中频带通采样软件无线电结构  16-17
    1.3.4 典型可实现的软件无线电结构  17-20
  1.4 本文主要研究内容  20-21
第2章 接收机中的数字前端  21-36
  2.1 软件无线电数字接收机  21-22
  2.2 接收机数字前端技术  22-24
    2.2.1 数字前端的概念  22
    2.2.2 数字前端下变频系统的实现结构  22-24
  2.3 下变频系统实现器件的比较与选择  24-29
    2.3.1 三种实现方法的比较  24-25
    2.3.2 FPGA 介绍  25-29
  2.4 数字前端的相关理论  29-35
    2.4.1 信号采样理论  29-32
    2.4.2 多速率信号处理理论  32-35
  2.5 小结  35-36
第3章 数字下变频模块的研究与实现  36-48
  3.1 数字下变频的结构  36-40
    3.1.1 数字下变频的正交结构  36-37
    3.1.2 正交数字下变频的实信号频谱分析  37-39
    3.1.3 正交数字下变频的组成  39
    3.1.4 数字下变频的性能特点  39-40
  3.2 数控振荡器(NCO)的设计与仿真  40-42
    3.2.1 实现NCO 的传统方法——查表法  40
    3.2.2 CORDIC 算法  40-42
  3.3 NCO 的设计与性能分析  42-46
    3.3.1 NCO 的性能分析  42-45
    3.3.2 基于FPGA 的NCO 设计  45-46
  3.4 小结  46-48
第4章 数字滤波器组的研究与分析  48-64
  4.1 积分梳状(CIC)滤波器  48-58
    4.1.1 CIC 滤波器的有关理论  48-52
    4.1.2 CIC 滤波器的设计及分析  52-56
    4.1.3 多级CIC 滤波器的仿真设计  56-58
  4.2 半带滤波器(Half-Band Filter)  58-62
    4.2.1 半带滤波器的相关理论  58-59
    4.2.2 半带滤波器的设计方法  59-61
    4.2.3 半带滤波器的性能分析及仿真  61-62
  4.3 小结  62-64
结论  64-66
参考文献  66-69
附录A 攻读学位期间所发表的学位论文目录  69-70
附录B 部分源程序代码  70-76
致谢  76

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线电设备、电信设备 > 接收设备、无线电收音机 > 其他
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