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南阳师范学院2009届毕业生
毕业论文(设计)
题目:基于FPGA的软件无线电下变频设计
完成人: 王恒
班级: 2009-07
学制: 2年
专业: 通信工程
指导教师: 海涛
完成日期: 2013—04—31
目录
摘要 (1)
引言 (1)
1软件无线电概述 (2)
无线通信国内外发展现状 (2)
软件无线电概念的提出 (3)
数字下变频技术的应用及发展 (4)
FPGA在数字下变频领域的应用 (4)
2数字下变频器的设计 (5)
数字混频正交变换理论 (5)
数字下变频原理 (7)
数控振荡器NCO的设计 (8)
CIC抽取滤波器的设计 (10)
HB滤波器的设计 (12)
FIR整形滤波器的设计 (13)
3数字下变频器各部分的仿真实现 (13)
NCO的FPGA仿真结果 (14)
五级级联CIC抽取滤波器FPGA的仿真结果 (14)
半带滤波器的FPGA仿真结果 (15)
FIR整形滤波器FPGA仿真结果 (15)
(16)
4结论 (19)
致谢 (20)
参考文献 (20)
附录1 .................................................................................................................................
(21)
Abstract (23)
基于FPGA的软件无线电下变频设计
作者:王恒
指导教师:海涛
摘要:本文首先简要介绍了软件无线电的基本结构,认真分析了其关键技术 ——数字下变频的各个部分和功能原理。然后分别对各功能模块进行设计,包括数控振荡器NCO的设计、数字信号抽取滤波器(CIC积分梳状滤波器、HB半带滤波器)的设计、FIR整形滤波器的设计、SCIC内插滤波器的设计。在此基础上,用VHDL语言进行描述,通过Quartus II平台进行编译,得到正确的仿真结果,以验证FPGA设计的可行性。本文在深入学习软件无线电理论基础、数字信号处理的相关等相关知识的基础上,分析研究了基于FPGA的软件无线电数字下变频技术实现方法,设计实现的主要工作是设定整体系统方案、进行模块划分和接口定义:对各个设计中主要的相关算法进行分析比较,确定模块的实现方式。由于系统的复杂性、时间和个人精力等因素,本文完成了模块的逻辑设计及仿真验证,系统总体的整合、仿真验证还未彻底完成。但是已经得到验证结果表明,此次的设计结构和思想是正确的,本人下一步需要做的工作就是完成系统整体的仿真和验证,并将其功能加以完善。
关键词:软件无线电;数字下变频器;FPGA
引言
信息时代的信息传递主要依托于通信系统。现代通信技术正在以惊人的速度发展着,它已给人类社会带来了巨大的变化。无论在军用上还是在民用上,软件无线电技术一直是现代通信技术研究的热点。
目前无线通信领域存在着多种通信体系并存的问题。软件无线电技术使单一通信设备适应多种标准,实现多频段/多模式通信。软件无线电作为一种新的无线通信概念和体制使得通信体制具有很好的通用性与灵活性,并使系统的互联与升级变得非常方便。软件无线电的这些特点,使其成为继模拟到数字、固定到移动通信之后的无线通信领域的第三次突破。数字变频技术是软件无线电技术的关键技术之一,它包含数字上变频(Digital Upper Conversion)和数字下变频(Digital Down Conversion)技术,分别用于发送设备和接收设备中。
本文的理论研究重点是数字下变频(DDC)技术,而支撑本文的项目是短波电台的中频数字化,即包含了数字下变频和数字上变频,上下变频在软件无线电中是相反的两个过程,因此,数字上变频只做适当介绍。
1 软件无线电概述
无线通信国内外发展现状
现代的无线通信发展迅速,一方面得到越来越广泛的应用,而另一方面又由于当代无线通信系统很多,决定了其调制方式、波形结构、通信协议、数字信息的编码方式和加密方式都不尽相同,因此无线通信系统之间的这些差异极大地限制了不同系统之间的互连互通,给现代无线通信的发展造成了很大的不便。
现在,无线通信有了长足的进步。通信系统由模拟体制不断向数字化体制过渡,出现了许多中频数字化接收机[1]。例如,德国R/S公司研制的宽带数字化接收机EBD 900,主要用于无线电监视,其工作频率范围为20 MHz~2 GHz,搜索速度为4GHz/s (25