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通信信号电磁环境模拟器中动态背景信号产生器的设计

作　者: 张玉
导　师: 王莹
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 通信信号电磁环境模拟器动态背景信号产生器任意波形发生器软件无线电 FPGA DSP ARM
分类号: TP337
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

通信信号电磁环境模拟器作为一项很新的科研课题,在国防和经济建设中有极大的需求和广阔的应用前景。它不但可以为通信对抗实验提供逼真的战场电磁环境,还可以为民用通信产品的开发、研制和测试提供一个与其实际工作环境相似的信号场景,以便对其性能进行评估。由于涉及复杂的信号处理和硬件设计技术,系统的研制目前在国内外都是一个具有挑战性的课题。本课题的研究是围绕通信信号电磁环境模拟器中的动态背景信号产生器的设计与实现来进行的。本文首先提出了动态背景信号产生的一些设想,并比较了其优点和不足。然后重点分析了基于“软件无线电”思想的设计方案:简要地介绍了软件无线电、数字正交调制、多速率信号处理和频谱搬移的原理,提出了子带分解和拼接方案,对定频信号进行仿真计算,并分析了中频信号的峰值,确定了量化位数。最后给出了基于“软件无线电”思想的动态背景信号产生器的硬件实现方案。本课题研究过程中所取得的某些成果对宽带软件无线电发射机的研究也有一定的借鉴意义。

全文目录

摘要  10-11
ABSTRACT  11-12
第一章绪论  12-17
  1.1 课题研究背景  12
  1.2 通信信号电磁环境模拟器与静态背景信号产生器简介  12-14
    1.2.1 通信信号电磁环境模拟器功能与结构分析  12-13
    1.2.2 静态背景信号产生器原理与优缺点分析  13-14
  1.3 国内外发展现状及主要性能分析  14-16
  1.4 课题研究的内容及论文组织结构  16-17
第二章几种动态背景信号产生器的设想和分析  17-25
  2.1 基于任意波形发生器的设想  17-20
    2.1.1 基于DDS 技术的任意波形发生器的工作原理  17-19
    2.1.2 基于任意波形发生器的设计方案  19-20
  2.2 基于循环读取存储器的设想  20-21
  2.3 基于“软件无线电”的设想  21-22
    2.3.1 软件无线电的概念及典型功能框图  21-22
    2.3.2 基于“软件无线电”思想的设计方案  22
  2.4 几种设想的比较和分析  22-25
第三章动态背景信号产生方案  25-51
  3.1 调制信号的仿真模型  26-27
  3.2 基带数字信号的产生方案  27-30
    3.2.1 离散希尔伯特变换的原理  28-29
    3.2.2 离散希尔伯特变换的实现  29-30
  3.3 多速率信号处理和频谱搬移原理  30-35
    3.3.1 时域离散数字信号的多相表示  30-31
    3.3.2 插值操作的频谱延拓效应  31-33
    3.3.3 用内插器实现频谱搬移  33
    3.3.4 上变频内插器的多相实现结构  33-35
  3.4 中频数字信号的产生方案  35-41
    3.4.1 中频信号的子带划分和拼接方案  35-39
    3.4.2 正弦值查找表的设计  39-41
  3.5 背景信号的动态化方案和计算量估计  41-47
    3.5.1 背景信号的动态化方案  41
    3.5.2 多径衰落信道的冲激响应模型  41-45
    3.5.3 多径衰落的模拟仿真方案  45-47
    3.5.4 运算量估计  47
  3.6 中频信号的峰值分析和DAC 量化位数确定  47-51
    3.6.1 数模转换位数需求分析  47-49
    3.6.2 DAC 位数的确定  49
    3.6.3 信号量化信噪比分析  49-51
第四章动态背景信号产生器的实现方案  51-65
  4.1 动态背景信号产生器的结构组成和原理框图  51-53
  4.2 利用定点DSP 芯片实现并行运算  53-56
    4.2.1 TMS320C6400 系列DSP 芯片的性能介绍  53-54
    4.2.2 DSP 芯片的数据通路  54-55
    4.2.3 DSP 芯片的并行操作  55-56
  4.3 利用FPGA 芯片实现高速FIR 滤波  56-59
    4.3.1 Virtex-4 系列FPGA 芯片  56-57
    4.3.2 XtremeDSP 解决方案  57-58
    4.3.3 基于DSP48 膜片的高速FIR 滤波  58-59
  4.4 高速DDR SDRAM 存储器的控制  59-63
    4.4.1 DDR2 原理  59-60
    4.4.2 DDR2 的三个主要新特征  60
    4.4.3 DDR2 的传输标准  60-61
    4.4.4 DDR2 SDRAM 的控制信号  61-62
    4.4.5 DDR2 存储器的控制实现  62-63
  4.5 高速DAC 芯片的使用  63-65
    4.5.1 高速数模转换部分作用  63
    4.5.2 选用芯片介绍  63-65
第五章动态背景信号产生器的设计展望  65-68
  5.1 ARM 简介  65
  5.2 ARM 嵌入式操作系统设计  65-66
  5.3 系统硬件选型  66-68
结束语  68-69
致谢  69-70
参考文献  70-71
作者在学期间取得的学术成果  71

通信信号电磁环境模拟器中动态背景信号产生器的设计

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