近几十年来,移动通信进入了飞速发展时期,它与人们的日常生活息息相关,已经成为了人们生活中的必需品,目前移动通信正处在由第二代向第三代过渡的阶段。调制技术是移动通信中的一项关键技术,根据不同的无线信道的特点选择合适的、高效的调制方式对移动通信系统的性能非常重要。软件无线电技术的出现对于移动通信的发展起到了很大的推动作用,构建一个通用的、标准的、模块化的硬件平台,把以前用硬件实现的无线电功能用软件来实现,大大地提高了通信系统的灵活性。用软件无线电技术实现的数字调制灵活性好,可以通过空中下载实现不同的调制方式,从而适应不同的通信体制。 在阅读了大量数字调制和软件无线电的国内外文献的基础上,本文深入研究了各种数字调制方式的原理以及优缺点,设计了一个软件无线电平台以实现相应的数字调制。该平台以TI公司的DSP芯片TMS320VC5416为核心部分进行信号的处理用于实现数字调制算法,在外围电路上扩展了ADC、DAC芯片分别构成前向数据采集模块和后向调制信号处理模块,同时用CPLD来构成逻辑控制模块,主要实现地址分配、提供接口控制信号、输入信息检索功能、译码功能和分频功能。在软件设计方面,本设计分为整体逻辑控制和数字调制算法实现两部分。在整体逻辑控制部分主要是针对CPID模块进行整体逻辑控制的设计,在数字调制算法部分主要是在DSP模块实现ASK、FSK、QPSK等数字调制算法的设计。 本软件无线电平台具有处理速度快、实时操作性强、存储大量数据等优点。 关键字:软件无线电;数字调制;DSP;CPLD
上传时间: 2013-04-24
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上传时间: 2013-04-24
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随着无线通信技术的不断发展和社会需求的日益增长,对通信系统的传输质量和容量的要求也越来越大。现代通信系统为了追求更高的数据速率和频谱效率,更趋向于采用非恒定包络的调制方式,而非恒定包络调制方式对功率放大器的非线性非常敏感,加上现代通信系统对功率放大器的效率提出了更高的要求,以及功率放大器本身有限的线性度,这就使功率放大器线性化技术成为无线通信系统的关键技术之一。 本文对功率放大器的线性化技术进行了系统的研究。首先,介绍功率放大器的非线性特性、记忆效应产生原理和常见的各种线性化技术,重点研究了目前流行的自适应数字预失真技术原理。其次,介绍了功率放大器的无记忆模型和有记忆模型,以及两种实用的预失真实现方法--查表法和多项式法,在此基础上重点研究了基于QRD_RLS自适应算法的记忆多项式法预失真技术,对该算法进行了Matlab仿真分析,为后面的FPGA实现奠定基础。最后,确定了数字预失真实现的架构,介绍了与QRD_RLS算法实现相关的CORDIC技术、复数Givens旋转及Systolic阵等原理,详细阐述了基于CORDIC技术的复数QRD_RLS算法的Systolic实现,从而在FPGA上实现了数字预失真。 在软件无线电思想的指导下,本文利用System Generator软件完成了基于QRD_RLS算法的记忆多项式法的数字预失真的FPGA设计,并且在硬件平台上检验了预失真效果。
上传时间: 2013-04-24
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现场可编程门阵列(FPGA)的发展已经有二十多年,从最初的1200门发展到了目前数百万门至上千万门的单片FPGA芯片。现在,FPGA已广泛地应用于通信、消费类电子和车用电子类等领域,但国内市场基本上是国外品牌的天下。 在高密度FPGA中,芯片上时钟分布质量变的越来越重要,时钟延迟和时钟偏差已成为影响系统性能的重要因素。目前,为了消除FPGA芯片内的时钟延迟,减小时钟偏差,主要有利用延时锁相环(DLL)和锁相环(PLL)两种方法,而其各自又分为数字设计和模拟设计。虽然用模拟的方法实现的DLL所占用的芯片面积更小,输出时钟的精度更高,但从功耗、锁定时间、设计难易程度以及可复用性等多方面考虑,我们更愿意采用数字的方法来实现。 本论文是以Xilinx公司Virtex-E系列FPGA为研究基础,对全数字延时锁相环(DLL)电路进行分析研究和设计,在此基础上设计出具有自主知识产权的模块电路。 本文作者在一年多的时间里,从对电路整体功能分析、逻辑电路设计、晶体管级电路设计和仿真以及最后对设计好的电路仿真分析、电路的优化等做了大量的工作,通过比较DLL与PLL、数字DLL与模拟DLL,深入的分析了全数字DLL模块电路组成结构和工作原理,设计出了符合指标要求的全数字DLL模块电路,为开发自我知识产权的FPGA奠定了坚实的基础。 本文先简要介绍FPGA及其时钟管理技术的发展,然后深入分析对比了DLL和PLL两种时钟管理方法的优劣。接着详细论述了DLL模块及各部分电路的工作原理和电路的设计考虑,给出了全数字DLL整体架构设计。最后对DLL整体电路进行整体仿真分析,验证电路功能,得出应用参数。在设计中,用Verilog-XL对部分电路进行数字仿真,Spectre对进行部分电路的模拟仿真,而电路的整体仿真工具是HSIM。 本设计采用TSMC0.18μmCMOS工艺库建模,设计出的DLL工作频率范围从25MHz到400MHz,工作电压为1.8V,工作温度为-55℃~125℃,最大抖动时间为28ps,在输入100MHz时钟时的功耗为200MW,达到了国外同类产品的相应指标。最后完成了输出电路设计,可以实现时钟占空比调节,2倍频,以及1.5、2、2.5、3、4、5、8、16时钟分频等时钟频率合成功能。
上传时间: 2013-06-10
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本论文基于直接扩频通信的理论设计了一种全数字的中频接收机,使用Xilinx公司的FPGA芯片xc3s400作为接收机的主芯片,实现中频数字信号的下变频,基带解调,PN码的捕获及跟踪环路的设计并给出了它们的具体设计步骤及RTL级逻辑电路图。本文对于数字下变频器的设计、数字抑制载波恢复环的设计进行了详细的论述,还使用Matlab中的Simulink对本接收机系统所要使用的全数字Costas环进行了功能仿真并给出了仿真结果。 本文使用高速模数转换器AD9601对中频模拟信号进行采样,最后再用高速数模转换器AD9740还原出原始信息,并给出了它们与核心芯片xc3s400的接口设计方法及原理电路图。
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电力线通信技术利用分布广泛的低压电力线作为通信信道,实现internet高速互连,为用户提供互联网访问、视频点播等服务,形成包括电力在内的“四网合一”,目前正受到人们的关注。利用该技术,可以在居民区内建立宽带接入网,也可以利用遍布家庭各个房间的电源插座组成家庭局域网。但是电力线是传输电能的,因此通过电力线传输数据有许多的问题需要解决。 OFDM(正交频分复用)技术是实现电力线通信的一项热门技术。OFDM采用添加循环前缀的技术,能有效地降低ICI(信道间干扰)和ISI(码间干扰)。同时通过使用正交的子信道,大大提高了频谱资源利用率。FPGA作为可编程逻辑器件,具有设计时间短、投资少、风险小的特点,而且可以反复修改,反复编程,直到完全满足需要,具有其他方式无可比拟的方便性和灵活性,能够加速数字系统的研发速度。本文着重研究了OFDM同步技术在FPGA上的实现。本论文主要是在项目组工作的基础上构造双路信号数据纠正算法流程,提出最佳采样点与载波相位估计算法,完善中各个子模块算法的硬件设计流程。内容安排如下:第一章介绍OFDM(正交频分复用)技术的发展历史、技术原理。第二章介绍了PLD的分类、工艺和结构特点,以及FPGA的开发环境、开发流程和Verilog语言的特点。第三章对OFDM系统的同步模块进行详细的阐述。第四章是OFDM同步算法的在FPGA上的实现,对各个子模块进行仿真,给出了仿真波形图和系统性能分析。最后,第五章总结了全文的工作,对OFDM技术的实现需要进一步完善的方面与后续工作进行了探讨。
上传时间: 2013-04-24
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数字信号处理是信息科学中近几十年来发展最为迅速的学科之一.目前,数字信号处理广泛应用于通信、雷达、声纳、语音与图像处理等领域.而数字信号处理算法的硬件实现一般来讲有三种方式:用于通用目的的可编程DSP芯片;用于特定目的的固定功能DSP芯片组和ASIC;可以由用户编程的FPGA芯片.随着微电子技术的发展,采用现场可编程门阵列FPGA进行数字信号处理得到了飞速发展,FPGA正在越来越多地代替ASIC和PDSP用作前端数字信号处理的运算.该文主要探讨了基于FPGA数字信号处理的实现.首先详细阐述了数字信号处理的理论基础,重点讨论了离散傅立叶变换算法原理,由于快速傅立叶变换算法在实际中得到了广泛的应用,该文给出了基-2FFT算法原理、讨论了按时间抽取FFT算法的特点.该论文对硬件描述语言的描述方法和风格做了一定的探讨,介绍了硬件描述语言的开发环境MAXPLUSII.在此基础上,该论文详细阐述了数字集成系统的高层次设计方法,讨论了数字系统设计层次的划分和数字系统的自顶向下的设计方法,探讨了数字集成系统的系统级设计和寄存器传输级设计,描述了数字集成系统的高层次综合方法.最后该文描述了数字信号处理系统结构的实现方法,指出常见的高速、实时信号处理系统的四种结构;由于FFT算法在数字信号处理中占有重要的地位,所以该文提出了用FPGA实现FFT的一种设计思想,给出了总体实现框图;重点设计实现了FFT算法中的蝶形处理单元,采用了一种高效乘法器算法设计实现了蝶形处理单元中的旋转因子乘法器,从而提高了蝶形处理器的运算速度,降低了运算复杂度.
上传时间: 2013-07-19
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基于小波变换和神经网络理论,对非稳定、大信噪比(SNR)变化的通信信号进行有效的特征提取和分类,实现了通信信号调制方式的分类识别.首先,采用基于多分辨分析框架的Mallat快速算法提取离散细节作为特征采,实验得出db3小波非常适合作为特征提取小波,用小波变换大大压缩了通信信号特征矢量,提取的信号特征矢量64点;然后依据神经网络理论,分别采用BP网络作为分类器对通信信号调制识别分类.从计算机模拟实验结果可知,该方法能很好地完成通信信号调制识别分类任务,使识别正确率得到了明显改善,同时降低了识别分类过程的复杂度,并且为通信信号调制识别的DSP实现提供了快速计算的理论基础.其次,介绍了TMS320LF2407 DSP和FPGA的结构原理,并在此基础上设计了数字信号处理板和制作调试电路板.最后,用汇编和C语言编制A/D程序、串口通信程序和应用程序,并在信号处理板上调试和运行.
上传时间: 2013-07-23
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扩展频谱通信系统与常规的通信系统相比,具有很强的抗人为干扰、窄带干扰、多径干扰的能力。 本文介绍了扩展频谱通信的基本原理,对其数字实现方法进行了深入分析和研究。详细阐述了扩频理论基础一香农定理;建立了扩频通信系统的数学模型,并对其进行了分析;在对伪随机序列研究的基础上,提出了应用于本系统的m序列,并对其应用特性进行了研究;提出了中频调制方案DQPSK,对其进行了分析;深入研究了接收的同步问题—捕获和跟踪,并且在对数字匹配滤波器原理及其实现方法进行深入研究的基础上,提出基于数字匹配滤波器的捕获和跟踪方案;采用相关检测的解扩原理,完成了扩频数据的解扩。
上传时间: 2013-07-12
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扩频通信具有较强的抗干扰、抗侦查和抗衰落能力,可以实现码分多址,目前广泛应用于通信抗干扰、卫星通信、导航、保密通信、测距和定位等各个方面。另外,随着集成电路技术的飞速发展,数字接收机和软件无线电也已经是现代通信研究的一个热点。 本文正是顺应这种发展趋势,在某工程项目的通信分系统中建立CDMA直接序列扩频通信系统。 本文作者承担了多点无线扩频通信系统的研究,建立了一个完整的仿真系统。提出了适合于本系统的实现算法,同时还建立了基于软件无线电平台的系统的全FPGA设计和实现,包括各个模块的测试和整个系统的联合测试。 文章的主要内容如下: 1.简述了扩频通信及软件无线电的发展及现状。 2. 对直扩系统的基本原理和系统中采用的相关关键技术进行了阐述。相关关键技术包括扩频码的研究和选取,扩频码同步的研究,包括捕获算法和跟踪算法的研究,以及自适应门限的研究。 3.详细讨论了该多点无线通信系统的设计与实现,提出了适合于本系统的算法。首先阐述了系统的总体设计方案和设计参数,接着分为物理层和链路层详细阐述了各个模块的设计与仿真,包括matlab仿真和modelsim仿真,文中给出了大量的仿真结果图。仿真结果证明算法的正确性,仿真性能也能满足系统设计的要求。 4.介绍了该多点无线通信系统的硬件平台与系统调试。首先介绍了系统的硬件平台和硬件框图,介绍了系统的相关器件及其配置,接着介绍了FPGA的开发流程、开发工具、设计原则及遇到的相关问题,最后介绍了系统的设计验证与性能分析,给出了系统的调试方案和调试结果。 本文所讨论的多点无线通信系统已经在某工程项目的通信分系统中实现。目前工作正常,性能良好,具有通用性、可移植性,有重要的理论及实用价值。
上传时间: 2013-04-24
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