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基于SDR平台数字前端技术的研究与设计

作　者: 陈思瑶
导　师: 田克纯
学　校: 桂林电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 软件无线电 数字前端 多速率信号处理 ISOP滤波器
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 26次
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内容摘要


在无线通信中,由于各种通信系统采用的体制、标准和实现的功能存在差异,使得相互之间的通信存在兼容性差、互操性差、资源浪费等问题。在数字通信的基础上发展起来的软件无线电(Software-Defined Radio, SDR)技术,采用软硬结合技术,将标准化、模块化的硬件单元组建成通用平台,极大地改善了各网络间的无缝链接。在软件无线电系统中,数字前端(Digital Front-End, DFE)作为射频模块和基带处理模块之间的桥梁,对于协调前后模块的工作有着重要作用。软件无线电的射频前端,一般的频段覆盖要求一般比较宽的,所以对于射频的宽中频采样的采样率要求很高的,受当前器件水平的限制,基带处理模块的数据处理能力跟不上这高采样率的要求,因此,如何应用多速率信号处理理论,研究开发一种高效的数字前端对提高软件无线电系统的技术性能具有重要意义。本论文基于软件无线电标准化、模块化的思想,以多速率信号处理理论为核心,结合宽中频采样和数字混频等技术,对数字前端进行研究设计,用于宽中频短波软件无线电电台中。采用自上向下的模块化设计方法,将数字前端模块按需要实现的系统功能划分为基本模块单元,利用QuartusⅡ、Modelsim、Matlab等软件工具,以Altera公司的CycloneⅡ系列的EP2C20芯片为设计平台,对数字前端的各功能模块:NCO、CIC滤波器、ISOP滤波器、HB滤波器、FIR低通滤波器等进行优化设计和仿真验证。并将模块根据系统的要求有机组合起来实现数字前端模块的研究与设计。最后本文分别针对ASIC平台和FPGA平台做了数字前端模块的系统测试分析,测试结果表明,本文设计的带补偿功能CIC滤波器的数字前端模块能够实现系统要求,具有一定的理论价值和工程应用价值。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-11
  1.1 研究背景与意义  7-8
  1.2 国内外研究现状  8-9
  1.3 软件无线电的发展前景  9
  1.4 本课题的研究内容  9-11
    1.4.1 本文所完成的主要工作  9-10
    1.4.2 论文的主要结构  10-11
第二章 软件无线电数字前端理论基础  11-20
  2.1 数字前端功能结构分析  11-12
  2.2 数据采集原理  12-14
    2.2.1 带通信号采样定理  12-13
    2.2.2 宽带中频采样数字化  13-14
  2.3 采样率变换信号处理  14-18
    2.3.1 整数倍抽取  14-16
    2.3.2 整数倍内插  16-17
    2.3.3 采样率的有理分数倍转换  17-18
  2.4 数字混频技术  18-19
    2.4.1 数字信号正交变换  18-19
    2.4.2 数控振荡器NCO  19
  2.5 本章小结  19-20
第三章 多速率信号处理模块技术分析  20-28
  3.1 CIC 滤波器  21-23
  3.2 ISOP 滤波器  23-24
  3.3 HB 滤波器  24-26
  3.4 FIR 低通滤波器  26-27
  3.5 本章小结  27-28
第四章 关键模块技术方案设计与仿真  28-42
  4.1 短波SDR 电台整体方案设计  28-29
    4.1.1 系统的基本技术指标  28
    4.1.2 系统整体结构  28-29
  4.2 NCO 模块的设计与实现  29-31
    4.2.1 实现方案的设计  29-30
    4.2.2 建模设计与仿真  30-31
  4.3 带补偿功能的CIC 滤波器的设计与实现  31-34
    4.3.1 实现方案的设计  31-33
    4.3.2 建模设计与仿真  33-34
  4.4 HB 滤波器的设计与实现  34-39
    4.4.1 实现方案的设计  34-37
    4.4.2 建模设计与仿真  37-39
  4.5 FIR 滤波器的设计与实现  39-41
    4.5.1 实现方案的设计  39-40
    4.5.2 建模设计与仿真  40-41
  4.6 本章小结  41-42
第五章 系统测试与验证  42-56
  5.1 基于ASIC 平台设计及开发流程  42-49
    5.1.1 DDC 器件AD6652  42-47
    5.1.2 DUC 器件AD9857  47-49
  5.2 基于FPGA 平台设计及开发流程  49-53
    5.2.1 FPGA 开发流程  49-51
    5.2.2 控制电路模块设计  51-53
  5.3 数字前端系统测试  53-55
    5.3 1 基于 ASIC 平台测试  53-54
    5.3.2 基于FPGA 平台测试  54-55
  5.4 本章小结  55-56
第六章 总结与展望  56-58
  6.1 论文工作总结  56
  6.2 工作展望  56-58
参考文献  58-61
致谢  61-62
作者在攻读硕士期间主要研究成果  62-63
附录  63-66

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 无线电中继通信、微波通信
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