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基于FPGA的软件无线电通信平台的设计与实现

作　者: 曹潇
导　师: 戴居丰
学　校: 天津大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 软件无线电 时分复用 信道编解码 正交调制 数字上/下变频
分类号: TN92
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 412次
引　用: 2次
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内容摘要


软件无线电技术作为一种新的通信技术,其基本思想是构造一个通用硬件平台,使宽带A/D,D/A尽量靠近天线,在数字域完成信号处理,通过选用不同软件模块即可实现不同的通信功能,这样大大缩短了电台的研发周期。该技术在通信(尤其是在移动通信)领域有着迫切的需求和广阔的应用前景。本文阐述了软件无线电的基础理论,对信号采样理论、多速率信号处理技术、高效数字滤波器、数字正交变换理论进行了分析和研究。从目前器件发展水平和实验研究条件出发,设计了一个基于FPGA的软件无线电通信平台。设计采用了中频数字化处理的硬件平台结构,选用Altera Cyclone系列FPGA作为信号处理和总体控制配置的核心,并结合专用通信芯片,数字上变频器AD9856和数字下变频器AD6654来实现该平台。采用VHDL和Verilog HDL语言对时分复用模块、信道编解码模块、调制解调模块等进行了模块化设计,并对电路板设计过程中系统的配置和控制、无源滤波器设计、阻抗匹配电路设计等问题进行了详细的讨论,最后对印制电路板进行测试和调试,获得了预期的效果。本文给出的设计方案,大大简化了数字通信系统的硬件设备,具有较强的通用性和灵活性,通过修改系统参数和配置程序,即可适应不同的通信模式和信道状况,充分体现了软件无线电的优势。该平台不仅仅能应用在通信设备上,在许多系统验证平台、测试设备中均可应用,颇具实用价值。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-12
  1.1 软件无线电简介  7-9
    1.1.1 软件无线电基本概念和特点  7-8
    1.1.2 软件无线电的关键技术  8-9
  1.2 软件无线电的发展概况  9-11
  1.3 本论文的主要工作  11-12
第二章 软件无线电的基本理论  12-23
  2.1 信号采样理论  12-14
    2.1.1 Nyquist 采样定理  12-13
    2.1.2 带通信号采样理论  13-14
  2.2 多速率信号处理技术  14-18
    2.2.1 整数倍抽取  15-17
    2.2.2 整数倍内插  17-18
  2.3 高效数字滤波器  18-20
    2.3.1 积分梳状滤波器  18-19
    2.3.2 半带滤波器  19-20
  2.4 数字正交变换理论  20-23
第三章 系统总体设计和硬件实现  23-44
  3.1 系统总体设计  23-26
    3.1.1 系统设计方案比较  23-24
    3.1.2 系统方案的选择和总体结构  24-26
  3.2 数字上变频电路  26-36
    3.2.1 AD9856 基本原理和结构  26-27
    3.2.2 AD9856 的基本操作模式  27-29
    3.2.3 AD9856 的同步串口操作  29-30
    3.2.4 AD8320 的控制和使用  30-32
    3.2.5 DAC 的输出和滤波  32-35
    3.2.6 AD9856 的应用方案  35-36
  3.3 数字下变频电路  36-40
    3.3.1 数字下变频器的选择  36-38
    3.3.2 ADC 的模拟输入  38-39
    3.3.3 AD6654 滤波器  39-40
  3.4 FPGA 的基本设计  40-42
    3.4.1 FPGA 的时钟管理和锁相环设计  40-41
    3.4.2 FPGA 的下载电路设计  41-42
  3.5 整板电路设计  42-44
第四章 软件设计与测试  44-69
  4.1 同步时分复用模块  44-53
    4.1.1 数字复接基本原理  44-45
    4.1.2 同步复接器  45-51
    4.1.3 同步分接器  51-53
    4.1.4 伪随机序列产生器  53
  4.2 信道编解码模块  53-64
    4.2.1 一般循环码  54-58
    4.2.2 汉明码  58-59
    4.2.3 BCH 码  59-63
    4.2.4 交织码  63-64
    4.2.5 扩展码  64
  4.3 调制解调模块  64-67
    4.3.1 正交调制模块  64-66
    4.3.2 正交解调模块  66-67
  4.4 总体控制和配置程序设计  67-69
第五章 系统整体测试  69-73
  5.1 调试遇到的问题和解决方法  69-70
  5.2 部分调试结果  70-73
第六章 总结与展望  73-74
参考文献  74-76
发表论文和参加科研情况说明  76-77
致谢  77

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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
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