软件无线电数字下频的FPGA实现研究

摘要

软件无线电是近几年随着微电子技术的进步而迅速发展起来的新技术。它首先诞生于军事通信领域，后来被引入到个人移动通信中，并逐步渗透到其他电子技术领域。软件无线电作为一种新的通信系统，它的基本思想是以一个可编程的硬件平台为基础，实现无线电台的各种功能。软件无线电强调体系结构的开放性和可编程性，系统通过软件的方式更新，改变硬件结构的配置，实现新的功能。而作为软件无线电的重要组成部分的数字下变频器(DDC: Digital Down Convert)是将中频信号数字下变频至零中频且使信号速率降至适宜通用DSP器件处理速率的技术。实现这种功能的数字下变频器是软件无线电的核心部分，它工作在A/D转换之后，将A/D转换器输出的中频数字信号下变频到基带信号并降低信号速率，输出给后续的DSP做进一步的信号处理。
　　 本文介绍了国内外软件无线电的研究现状，并讨论了软件无线电理论基础、数字信号处理等相关知识；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，完成了模块的逻辑设计及仿真验证；分析了基于多速率信号处理理论，讨论了数字下变频的原理；详细讨论了实现数字下变频系统主要的几种算法，分别为：实现混频器的CORDIC算法、CIC滤波器、FIR滤波器的分布式算法；讨论了主要的数字下变频算法在各个模块中的应用及各个模块的实现；针对数字下变频的FPGA实现，详细讨论了验证及测试的方法，并给出了验证结果。验证结果表明，本文所讨论的设计思想和结构是正确的。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 软件无线电技术研究背景

1.2 软件无线电数字下变频技术现状

1.3 FPGA在数字下变频领域的应用

1.4 本文的主要工作

第2章 软件无线电数字中频信号处理理论

2.1 基本采样理论和带通采样理论

2.1.1 基本采样理论

2.1.2 带通采样理论

2.2 多速率信号处理理论

2.2.1 整数倍抽取

2.2.2 整数倍内插

2.3 数字混频正交变换

2.4 小结

第3章 数字下变频的实现原理和关键模块实现算法

3.1 数字下变频原理

3.1.1 数字下变频原理结构

3.1.2 影响数字下变频性能的主要因素

3.2 数字下变频中关键模块的算法研究分析

3.2.1 CORDIC算法

3.2.2 CIC滤波器

3.2.3 分布式(DA)算法

3.3 小结

第4章 数字下变频中关键模块的设计实现

4.1 基于FPGA的数字信号处理的实现流程

4.2 关键模块的具体设计头现

4.2.1 NCO模块设计

4.2.2 CIC滤波器模块工程设计实现与性能分析

4.2.3 FIR信道整形滤波器的设计实现

4.3 小结

第5章 系统测试与验证

5.1 NCO的仿真实验

5.2 CIC滤波器仿真

5.3 FIR滤波器仿真

5.4小结

第6章 结论

参考文献

致谢