目 錄

摘 要 I
ABSTRACT II
第一章 緒論 1
1.1 軟件無線電概述 1
1.1.1 無線通信國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.1.2 軟件無線電概念的提出 2
1.2 數(shù)字下變頻技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展 3
1.2.1 數(shù)字下變頻技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展 3
1.2.2 FPGA在數(shù)字下變頻領(lǐng)域的應(yīng)用 3
1.3本論文的內(nèi)容安排 4
第二章 數(shù)字下變頻技術(shù)理論基礎(chǔ) 5
2.1 數(shù)字下變頻理論概述 5
2.1.1 數(shù)字混頻正交變換理論 5
2.1.2 數(shù)字下變頻原理 7
2.1.3 影響數(shù)字下變頻器性能的主要因素 7
2.2 多速率數(shù)字信號處理 8
2.1.1 整數(shù)倍抽取和內(nèi)插 8
2.3 高效數(shù)字濾波 10
2.3.1 積分梳狀濾波器基本理論 10
2.3.2 半帶濾波器的基本理論 12
2.4 數(shù)控振蕩器NCO中采用的CORDIC算法 13
第三章 數(shù)字下變頻器的設(shè)計(jì) 16
3.1 基于FPGA的數(shù)字下變頻設(shè)計(jì)原理 16
3.1.1 數(shù)控振蕩器NCO的設(shè)計(jì) 16
3.1.2 CIC抽取濾波器的設(shè)計(jì) 18
3.1.3 HB濾波器的設(shè)計(jì) 20
3.1.4 FIR整形濾波器的設(shè)計(jì) 20
第四章 數(shù)字下變頻器各部分的仿真實(shí)現(xiàn) 22
4.1 NCO的FPGA仿真結(jié)果 22
4.2 五級級聯(lián)CIC抽取濾波器FPGA的仿真結(jié)果 22
4.3 半帶濾波器的FPGA仿真結(jié)果 23
4.4 FIR整形濾波器FPGA仿真結(jié)果 23
結(jié) 論 25
參考文獻(xiàn) 26
致 謝 36
附 錄 28










摘 要

軟件無線電的核心思想是在通用的硬件平臺上加載不同的通信軟件，以實(shí)現(xiàn)不同通信方式之間的轉(zhuǎn)換。這種全新的設(shè)計(jì)理念使通信中的硬件設(shè)備可以適應(yīng)各種不同的通信方式，本文研究的項(xiàng)目是基于FPGA的軟件無線電中數(shù)字下變頻，文中給出了一種基于FPGA的數(shù)字下變頻器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并用Quartus II進(jìn)行仿真并驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可行性。
本文首先簡要介紹了軟件無線電的基本結(jié)構(gòu)，認(rèn)真分析了其關(guān)鍵技術(shù)¬——數(shù)字下變頻的各個(gè)部分和功能原理。然后分別對各功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括數(shù)控振蕩器NCO的設(shè)計(jì)、數(shù)字信號抽取濾波器(CIC積分梳狀濾波器、HB半帶濾波器)的設(shè)計(jì)、FIR整形濾波器的設(shè)計(jì)、SCIC內(nèi)插濾波器的設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，用VHDL語言進(jìn)行描述，通過Quartus II平臺進(jìn)行編譯，得到正確的仿真結(jié)果，以驗(yàn)證FPGA設(shè)計(jì)的可行性。本文在深入學(xué)習(xí)軟件無線電理論基礎(chǔ)、數(shù)字信號處理的相關(guān)等相關(guān)知識的基礎(chǔ)上，分析研究了基于FPGA的軟件無線電數(shù)字下變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的主要工作是設(shè)定整體系統(tǒng)方案、進(jìn)行模塊劃分和接口定義：對各個(gè)設(shè)計(jì)中主要的相關(guān)算法進(jìn)行分析比較，確定模塊的實(shí)現(xiàn)方式。由于系統(tǒng)的復(fù)雜性、時(shí)間和個(gè)人精力等因素，本文完成了模塊的邏輯設(shè)計(jì)及仿真驗(yàn)證，系統(tǒng)總體的整合、仿真驗(yàn)證還未徹底完成。但是已經(jīng)得到驗(yàn)證結(jié)果表明，此次的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和思想是正確的，本人下一步需要做的工作就是完成系統(tǒng)整體的仿真和驗(yàn)證，并將其功能加以完善。

關(guān)鍵詞：軟件無線電；數(shù)字下變頻器；FPGA；VHDL





Abstract

The core idea of software radio is in the general hardware platform of communi- cation software, loaded with different ways of communication between the conversion. This new design make different communication hardware equipment different comm- unication, this discusses project is an FPGA-based system of UUC and UDC in the software radio.The paper put up a method of digital converter system design based on FPGA and research, and then simulation by Quartus II and proved the feasibility of the design.
Firstly,this article briefly introduces the basic structure of software radio, and an- alyzes in detail its key technology—digital frequency parts of the functions and pri- nciples. Then separetely design function module,including the NCO’s design, digital signal decimation filter(CIC integral comb filter、HB half band filter)design,FIR plastic filter’s design,SCIC interpolation filter’s design.At last, on this basis, with VHDL language description and through the Quartus II platform to get the right simulation results,and verify the feasibility of the FPGA design.The research of the theoretical knowledge of software radio and digital signaiprocessing has been finished．The emphases is analyzing the measure of using FPGAto implement DDC，framing system scheme and parting modules and defininginterface signals．The arithmetic which are used in the design ale compared wim eachothers in order to ascertain the efficient methods．For the complexityof the design and the short of time，the system simnlation has not been finishedcompletely．However,the verification results show that the structure and the idea ofthedesign ale correct．Then the following work is to refine the design and finish thesystem simulation and verification．

Keywords:Software radio；DDC；FPGA；VHDL