【摘要】：本文來源于一項高超音速無線通信系統(tǒng)開發(fā)項目。該無線通信項目擬開發(fā)一套以SDR平臺為實現(xiàn)基礎(chǔ)的遠(yuǎn)距離多場景無線通信設(shè)備,以達(dá)到在復(fù)雜的電磁干擾環(huán)境及高速移動環(huán)境中構(gòu)建一個安全可靠的無線通信系統(tǒng),并能夠有效地完成特定用戶數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)哪康�。本文圍繞該無線通信系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)部分進(jìn)行基于軟件無線電平臺的FPGA開發(fā)實現(xiàn),并對最終設(shè)計的發(fā)射機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行仿真測試與板級驗證。OFDM調(diào)制有頻譜效率高,靈活分配頻譜資源,抗碼間串?dāng)_,抗多徑衰落,帶寬易拓展等諸多優(yōu)點(diǎn)。同時,OFDM調(diào)制也有功率峰均比過高等局限性。而基于離散傅立葉變換的OFDM調(diào)制技術(shù)(DFT-S-OFDM),作為一種單載波調(diào)制,能夠有效降低功率峰均比。OFDM調(diào)制與DFT-S-OFDM調(diào)制各有其優(yōu)點(diǎn)與劣勢,在不同的場景之中各有其適用性。擴(kuò)頻技術(shù)作為無線通信領(lǐng)域常見的通信技術(shù),具有優(yōu)良的抗干擾、抗衰落和抗多徑性能及頻譜利用率高、多址通信等優(yōu)點(diǎn),能極大提高通信系統(tǒng)的抗截獲和抗干擾能力。本文描述的發(fā)射機(jī)實現(xiàn)方案,采用OFDM與DFT-S-OFDM兩種調(diào)制方式,并與有很強(qiáng)抗干擾能力的擴(kuò)頻技術(shù)結(jié)合在一起,基于軟件無線電平臺,設(shè)計實現(xiàn)能同時支持正交擴(kuò)頻多載波(OS-MCM)和正交擴(kuò)頻單載波(OS-SCM)兩種傳輸波形的發(fā)射機(jī)系統(tǒng)。發(fā)射機(jī)能夠根據(jù)使用場景和使用要求的不同,實現(xiàn)基于正交擴(kuò)頻和OFDM調(diào)制的正交擴(kuò)頻多載波調(diào)制系統(tǒng)(OS-MCM),以及基于正交擴(kuò)頻和DFT-S-OFDM調(diào)制的正交擴(kuò)頻單載波調(diào)制系統(tǒng)(OS-SCM)之間的切換,從而滿足系統(tǒng)在復(fù)雜的信道環(huán)境以及多場景使用時能夠穩(wěn)定地互通的要求。本文根據(jù)已經(jīng)在MATLAB仿真平臺上驗證成功的發(fā)射機(jī)功能算法模塊,并結(jié)合所在實驗室開發(fā)的軟件無線電硬件平臺,用硬件描述語言完成該發(fā)射機(jī)各關(guān)鍵子模塊的結(jié)構(gòu)與算法在FPGA中的實現(xiàn),并對該發(fā)射機(jī)的功能進(jìn)行多種情況下的仿真驗證。著重說明了整個方案核心的三個數(shù)據(jù)處理模塊比特級處理模塊、碼片級處理模塊、數(shù)據(jù)幀處理模塊,這三個模塊包括TBCC信道編碼、QPSK星座映射、長度2048的擴(kuò)頻、OFDM調(diào)制,DFT-S-OFDM調(diào)制,加循環(huán)前綴,組幀等信號處理過程。在發(fā)射機(jī)的FPGA實現(xiàn)層面,首先是在FPGA實現(xiàn)了傳輸波形的關(guān)鍵子模塊邏輯設(shè)計,以及整體發(fā)射系統(tǒng)的搭建,達(dá)到發(fā)射正交擴(kuò)頻多載波調(diào)制以及正交擴(kuò)頻單載波調(diào)制波形的要求,其次是對AD9361射頻芯片進(jìn)行配置,達(dá)到對發(fā)射數(shù)據(jù)速率,發(fā)射帶寬等要求。在對發(fā)射機(jī)進(jìn)行功能驗證層面,通過Modelsim系統(tǒng)仿真、發(fā)射機(jī)單板板級驗證、發(fā)射機(jī)接收機(jī)聯(lián)合測試三種循序漸進(jìn)又相互配合的測試方法,完成對系統(tǒng)的仿真驗證工作。
【圖文】：

面是兩顆器件（或兩組芯片），一個是高性能、寬動態(tài)、低噪能力的射頻前端器件，是復(fù)雜模擬數(shù)字混合結(jié)構(gòu)的芯片，另一處理器件，一般是 FPGA 芯片、DSP 芯片、嵌入式 CPU 等。件模塊內(nèi)的設(shè)計，盡量使之高內(nèi)聚，及模塊間的設(shè)計，，盡量使的發(fā)展將直接推動軟件無線電 SDR 向更加理想化的方向發(fā)展多的科技發(fā)展都來自于軍隊的現(xiàn)實需求與推動一樣，軟件無線事通信，它最早的應(yīng)用場景也是軍事場景[5]。隨著的研究取得術(shù)的不斷突破，新一代軟件無線電的主體芯片的成熟及其在集等指標(biāo)方面的發(fā)展與進(jìn)步，加之得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，軟件無線電件條件來實現(xiàn)復(fù)雜的通信體系，軟件無線電的應(yīng)用場景也越發(fā)在移動通信廣播系統(tǒng)、高速鐵路通信系統(tǒng)、無線電引信系統(tǒng)、電子對抗系統(tǒng)及導(dǎo)航系統(tǒng)等[6]。具體來說，日常生活中的數(shù)字有車族使用的車載雷達(dá)；以及大部分人比較難接觸到的軍用電或間接的應(yīng)用到軟件無線電技術(shù)[7]。

系列：基于 SOC+嵌入式 CPU 構(gòu)造，如圖 1.5 所示。器，這是一種最新的模擬設(shè)備射頻技術(shù)。每個通道提涵蓋了從 10MHz 到 6GHz 的擴(kuò)展頻率范圍。USRPN的 ZYNQ--7100SOC，提供了豐富的可編程的 FPGA遲處理以及雙核心的 ARM CPU 單機(jī)操作[14]。先對軟件無線電 SDR 概念進(jìn)行研究的是國內(nèi)的清華院等一些高等院校以及科研機(jī)構(gòu)，并且在起步時間上國內(nèi)的 IC、IT 產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展壯大，許多的知名公司領(lǐng)整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，比如華為、中興等為代表的通信表的集成電路公司，以及其他國內(nèi)眾多的有實力的 ISOC 基帶芯片、專用基帶芯片、通信基站、通信終端R 概念下的產(chǎn)物�，F(xiàn)與驗證的多波形無線通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)同樣是以所R 平臺作為基礎(chǔ)硬件平臺進(jìn)行開發(fā)的。該軟件無線
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN791;TN830

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本文編號：2609740