軟件無線電數(shù)字下變頻模塊研究及其FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、軟件無線電以通用的可編程邏輯器件或數(shù)字信號(hào)處理器件搭建硬件平臺(tái)，并在軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用，是當(dāng)前移動(dòng)通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。其中心思想是：構(gòu)造一個(gè)具有開放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺(tái)，而各種功能使用軟件來完成，并且使寬帶A/D和D/A轉(zhuǎn)換器盡可能靠近天線，把接受到的信號(hào)盡早數(shù)字化。但是由于目前器件水平的限制，無法對(duì)射頻信號(hào)直接采樣，只能采用中頻化數(shù)字方案，通過數(shù)字下變頻系統(tǒng)將數(shù)字中頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字基帶信號(hào)，再進(jìn)行基帶部分的數(shù)

2、字信號(hào)處理，因此數(shù)字下變頻稱為軟件無線電的關(guān)鍵技術(shù)之一。軟件無線電DDC(數(shù)字下變頻)系統(tǒng)作為前端ADC和后端DSP器件的橋梁，通過將中頻信號(hào)搬移到基帶，并降低數(shù)據(jù)流的速率，把低速基帶信號(hào)送給DSP器件進(jìn)行處理，其性能的優(yōu)劣會(huì)對(duì)整個(gè)軟件無線電系統(tǒng)的性能產(chǎn)生直接的影響。
　　論文分析了國(guó)內(nèi)外對(duì)于軟件無線電數(shù)字下變頻技術(shù)的研究背景及現(xiàn)狀，闡述了數(shù)字下變頻技術(shù)的理論基礎(chǔ)，并在此基礎(chǔ)上介紹了數(shù)字下變頻電路系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。對(duì)數(shù)字下變頻

3、模塊中的數(shù)控本振電路(NCO)、級(jí)聯(lián)積分梳狀抽取濾波器(CIC)及數(shù)字低通濾波器的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行深入研究，對(duì)濾波器模塊建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行MATLAB仿真，優(yōu)化其性能。對(duì)于NCO的設(shè)計(jì)，本文采用查找表法和CORDIC法兩種方式實(shí)現(xiàn)，分析兩種方法的優(yōu)劣，并對(duì)CORDIC算法中的參數(shù)進(jìn)行分析，采用Angle Recoding優(yōu)化方案降低CORDIC硬件電路計(jì)算每個(gè)角度的旋轉(zhuǎn)次數(shù)。在CIC濾波器的設(shè)計(jì)中，采用通用的設(shè)計(jì)方案對(duì)每級(jí)電路的數(shù)據(jù)寬度進(jìn)行舍

4、位處理從而降低硬件消耗。而數(shù)字低通濾波器的設(shè)計(jì)中采用分布式算法，并對(duì)大規(guī)模的查找表進(jìn)行優(yōu)化，以節(jié)約硬件資源，提高計(jì)算效率。
　　對(duì)于目前典型的三種數(shù)字下變頻硬件實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行比較，并在此基礎(chǔ)上得出了采用FPGA來實(shí)現(xiàn)數(shù)字下變頻的優(yōu)勢(shì)。本文主要對(duì)軟件無線電數(shù)字下變頻的FPGA實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行研究，重點(diǎn)完成各組成模塊的算法分析及硬件實(shí)現(xiàn)，ISE開發(fā)環(huán)境下的Verilog程序設(shè)計(jì)、時(shí)序仿真及綜合。對(duì)于數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)的仿真采用Modelsim和S