本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的多體制數(shù)字通信系統(tǒng)接收機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：全數(shù)字接收機(jī)在軟件無線電的概念提出后得到了快速的發(fā)展,根據(jù)其思想,在通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)中就是要把A/D、D/A放在離天線更近的地方。對(duì)于多體制數(shù)字接收機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)來說,它將多種速率、多種調(diào)制解調(diào)方式、多種編譯碼、任意路復(fù)用結(jié)合在一起,實(shí)現(xiàn)內(nèi)容廣泛。而在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有通信實(shí)驗(yàn)設(shè)備中,每個(gè)實(shí)驗(yàn)單元獨(dú)立運(yùn)行且功能單一,無法完成系統(tǒng)級(jí)的實(shí)驗(yàn)操作。本文總結(jié)上述通信實(shí)驗(yàn)設(shè)備的不足,利用FPGA的集成度高和現(xiàn)場(chǎng)可編程的特點(diǎn),設(shè)計(jì)出具有可驗(yàn)證性的系統(tǒng)性的多體制數(shù)字接收機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)既有別于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱又不同于實(shí)際通信系統(tǒng)的多體制通用數(shù)字無線通信的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),可提供開放具有可操作性的軟件、硬件平臺(tái)。學(xué)生在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中不僅能夠完成現(xiàn)有單獨(dú)模塊的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,還能夠進(jìn)行模塊間及系統(tǒng)級(jí)的通信實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,同時(shí)也可以自己動(dòng)手進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證,這對(duì)幫助學(xué)生理解其知識(shí)和培養(yǎng)實(shí)踐動(dòng)手能力大有幫助。本文根據(jù)通信系統(tǒng)的基本模型,將此次設(shè)計(jì)的多體制數(shù)字接收機(jī)劃分以下部分：中頻解調(diào)同步模塊、下變頻模塊、解交織模塊、譯碼模塊及分接模塊,另外根據(jù)系統(tǒng)的需要,同時(shí)還設(shè)計(jì)了載波發(fā)生器模塊、系統(tǒng)時(shí)鐘分頻模塊和控制解析模塊。在中頻解調(diào)同步模塊中,為了節(jié)省FPGA內(nèi)部資源,對(duì)ASK、FSK、DPSK和QPSK信號(hào)都采用統(tǒng)一的相干解調(diào)方式,利用全數(shù)字COSTAS環(huán)載波提取技術(shù)及GARDNER位同步算法進(jìn)行中頻解調(diào)與同步。在譯碼模塊中,對(duì)通信原理課程中的漢明編碼和奇偶校驗(yàn)碼兩個(gè)基本編譯碼方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。分接模塊中運(yùn)用時(shí)分復(fù)用的思想,可完成對(duì)2-32路信號(hào)幀的任意路分接。載波發(fā)生器利用DDS技術(shù),可生成高頻率分辨率的任意形狀的波形。本文根據(jù)通信工程專業(yè)課程的相關(guān)內(nèi)容以及相關(guān)文獻(xiàn),提煉出數(shù)字接收機(jī)中各個(gè)模塊的模型,對(duì)各個(gè)模型在FPGA中進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。同時(shí),針對(duì)數(shù)字接收機(jī)中個(gè)模塊需要的資源不同,選取合適的FPGA芯片并給出其硬件電路設(shè)計(jì)。最后給出了各模塊在FPGA內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)過程,對(duì)本次設(shè)計(jì)的數(shù)字接收機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)仿真、測(cè)試與分析。測(cè)試結(jié)果顯示,能夠完成對(duì)接收信號(hào)的同步解調(diào)、基帶譯碼和分接等,功能和指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)字接收機(jī) 多體制 FPGA 全數(shù)字COSTAS環(huán) GARDNER位同步
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN791;TN914.3;TN850
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-21
• 1.1 研究背景及意義15-16
• 1.2 數(shù)字接收機(jī)及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展16-18
• 1.3 論文的主要內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)18-21
• 第二章 多體制數(shù)字接收機(jī)相關(guān)技術(shù)原理21-41
• 2.1 全數(shù)字中頻調(diào)制解調(diào)相關(guān)原理21-26
• 2.2 信道編譯碼與交織26-28
• 2.2.1 信道譯碼相關(guān)原理26-28
• 2.2.2 交織28
• 2.3 數(shù)字接收機(jī)同步方法原理28-38
• 2.3.1 載波發(fā)生器28-30
• 2.3.2 載波同步方法30-33
• 2.3.3 位同步方法33-36
• 2.3.4 幀同步基本原理36-38
• 2.4 數(shù)字接收機(jī)的分接技術(shù)38-39
• 2.5 本章小結(jié)39-41
• 第三章 數(shù)字接收機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)41-51
• 3.1 中頻模塊和基帶模塊硬件電路整體設(shè)計(jì)41-43
• 3.1.1 中頻同步解調(diào)模塊硬件電路整體設(shè)計(jì)41-42
• 3.1.2 基帶信號(hào)處理模塊硬件電路整體設(shè)計(jì)42-43
• 3.2 FPGA板硬件電路設(shè)計(jì)43-49
• 3.2.1 電源電路設(shè)計(jì)43-44
• 3.2.2 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)44-45
• 3.2.3 JTAG下載口電路及配置電路設(shè)計(jì)45-47
• 3.2.4 A/D和D/A接口電路設(shè)計(jì)47-48
• 3.2.5 RS232串行接口電路設(shè)計(jì)48-49
• 3.3 本章小結(jié)49-51
• 第四章 全數(shù)字接收機(jī)的FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)51-71
• 4.1 多體制數(shù)字接收機(jī)的整體設(shè)計(jì)51-52
• 4.2 任意分頻器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)52-54
• 4.3 譯碼及解交織模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)54-57
• 4.3.1 譯碼模塊54-55
• 4.3.2 解交織模塊55-57
• 4.4 中頻同步解調(diào)模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)57-63
• 4.4.1 基于DDS的正弦載波發(fā)生器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)57-60
• 4.4.2 Costas環(huán)同步載波提取與解調(diào)的FPGA實(shí)現(xiàn)60-62
• 4.4.3 Gardner同步算法的FPGA實(shí)現(xiàn)62
• 4.4.4 連貫式插入法幀同步方法的FPGA實(shí)現(xiàn)62-63
• 4.5 分接模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)63-65
• 4.6 數(shù)字下變頻模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)65-67
• 4.7 控制器模塊接口協(xié)議設(shè)計(jì)67-70
• 4.8 本章小結(jié)70-71
• 第五章 模塊聯(lián)調(diào)、系統(tǒng)仿真與分析71-77
• 5.1 中頻解調(diào)部分聯(lián)調(diào)仿真71-74
• 5.1.1 聯(lián)調(diào)方案設(shè)計(jì)71-72
• 5.1.2 聯(lián)調(diào)仿真與分析72-74
• 5.2 基帶部分聯(lián)調(diào)74-76
• 5.2.1 聯(lián)調(diào)方案74
• 5.2.2 聯(lián)調(diào)仿真與分析74-76
• 5.3 本章小結(jié)76-77
• 第六章 總結(jié)與展望77-79
• 6.1 總結(jié)77
• 6.2 展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-81
• 致謝81-83
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文83-85
• 作者和導(dǎo)師簡(jiǎn)介85-86
• 附件86-87

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