认知无线电中自适应调制解调器的FPGA实现

摘要

随着无线通信技术的不断发展，人们对移动通信及宽带无线接入业务需求的不断增长，无线频谱资源显得日益匮乏。因此，如何提高频谱利用率，一直以来就是无线通信领域研究的主要任务。认知无线电的提出成为当下解决频谱资源稀缺的一个有效方法。而认知无线电的特性要求认知无线系统必须具备一个可重构的自适应调制解调器。因此，对于认知无线电平台中自适应可重构调制解调器的深入研究具有重大的意义。
　　 软件无线电是实现认知无线电的理想平台。本文首先阐述了软件无线电的基本工作原理及关键技术，对多速率信号处理中的内插和抽取、带通采样、数字下变频、滤波等技术进行了分析与探讨，为设计自适应可重构调制解调器的设计提供了理论基础。然后介绍了认知无线电系统的构成和基本工作方式，接着重点研究了其中通信模块的FPGA实现。在通信模块的实现中，研究了基于认知无线电的BPSK、π/4 DQPSK、8PSK及16QAM调制解调技术，简要论述了他们的基本概念和原理，并给出了设计方案。接着按信号流程逐一介绍了各个功能模块在DSP+FPGA硬件平台上的实现，并对得到的数据进行了分析，给出了性能测试结果。在此基础上，结合认知无线电系统的要求，提出了可变调制方式，可变传输带宽的自适应可重构调制解调器的设计方案，并对其中一些关键模块的硬件实现给出了分析，同时给出了收端波特率识别的策略。最后，论文提出了一些新的自适应技术，如波特率估计、信噪比估计等，并给出了应用这些技术的自适应调制解调器的改进方案。

目录

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第一章绪论

1.1认知无线电技术

1.2现代调制解调技术

1.3本文主要工作

第二章软件无线电基本原理

2.1软件无线电中的采样理论

2.1.1 Nyquist采样定理

2.1.2带通采样定理

2.2多速率信号处理

2.2.1整数倍抽取

2.2.2整数倍内插

2.2.3积分梳状(CIC)滤波器

2.2.4 FIR滤波器

2.3数字上下变频技术

2.4本章小结

第三章调制解调器的设计与实现

3.1认知系统概述及硬件组成

3.1.1认知无线电系统概述

3.2.2通信模块概述及硬件组成

3.2调制解调器的参数设计

3.3调制模块的设计实现

3.2.1调制器的总体架构

3.2.2基带信号处理

3.2.3数字上变频

3.4解调模块及下变频器的设计与实现

3.4.1解调器的总体架构

3.4.2数字下变频

3.4.3系统同步

3.4.4解调

3.4.5性能分析

3.5本章小结

第四章自适应可重构调制解调器的设计与实现

4.1自适应传输

4.1.1自适应传输原理

4.1.2自适应传输模型

4.2自适应调制解调器的设计目标

4.3方案的设计与实现

4.3.1调制端的设计

4.3.2解调端的设计

4.4其他自适应技术的应用

4.4.1波特率估计算法

4.4.2信噪比估计算法

4.5本章小结

第五章总结与展望

5.1总结

5.2展望

致谢

参考文献