發(fā)布時間：2017-03-30 20:01

  本文關(guān)鍵詞：基于軟件無線電技術(shù)的超高速實時通信系統(tǒng)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：射頻通信技術(shù)從其誕生開始便是整個電子系統(tǒng)設計中的難點和熱點,傳統(tǒng)的基于硬件的射頻通信系統(tǒng)的帶寬有限,已經(jīng)逐漸不能完全滿足當前各個行業(yè)的發(fā)展需要,特別是在航天領(lǐng)域。由于近年來我們國家大力發(fā)展航天事業(yè),衛(wèi)星通信要求速率越來越高,特別是中繼衛(wèi)星的出現(xiàn),需要定制化的超高速通信系統(tǒng)才能滿足整個衛(wèi)星中繼鏈路的搭建。本文提出了一種基于軟件無線電方式的超高速實時數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的實現(xiàn)方法,對于基于軟件無線電技術(shù)的超高速通信系統(tǒng)進行了硬件平臺的搭建和軟件算法的設計,算法的仿真以及將算法的軟件在系統(tǒng)硬件上進行開發(fā)和實施,最終完成了樣機的研制并通過各種儀器驗證了系統(tǒng)的性能和指標參數(shù)。現(xiàn)有的軟件無線電系統(tǒng)中,一般分為兩種,一種是以高速計算機作為軟件無線電算法的實現(xiàn)部分,這種方式對于軟件算法的實現(xiàn)來說易于實現(xiàn),但是系統(tǒng)的功耗較高,運算速度和計算效率較低。另一種方式是使用以FPGA芯片作為系統(tǒng)的運算核心,這樣,所有的通信算法可以在FPGA中以一種硬件的方式實現(xiàn),以空間換取時間,使用這種方式系統(tǒng)的最終運算速率較高,并且系統(tǒng)功耗較低,但是系統(tǒng)的開發(fā)較為復雜,并且由于FPGA一般采用HDL語言進行編程,這種語言與其他的計算機開發(fā)語言相比,編程思想和代碼運行方式是截然不同的,這增加了算法的實現(xiàn)難度,使得開發(fā)周期和開發(fā)成本大大增高。本文提出了一種使用NI FlexRIO平臺配合Labview FPGA軟件平臺的軟件無線電實現(xiàn)方法,大大的降低了系統(tǒng)的實現(xiàn)難度,使得開發(fā)周期縮短,節(jié)省了系統(tǒng)的開發(fā)成本,并且在最終實現(xiàn)的樣機中得到了較高的技術(shù)指標。論文先以衛(wèi)星通信中的常用的調(diào)制解調(diào)算法做出了理論分析。本文所描述的通信系統(tǒng)支持BPSK、QPSK、SQPSK、UQPSK、8PSK這幾種調(diào)制解調(diào)方式,在8PSK通信模式下,可以最高達到800Mbps的通信速率。然后本文對系統(tǒng)的發(fā)射機和接收機的硬件平臺搭建和軟件算法做出了詳細介紹。本文的硬件平臺以FPGA平臺作為實現(xiàn)算法的核心器件,通過使用NI公司的FlexRIO以及FLexRIO所對應的Adapter適配器模塊,以及PXIE,總線來控制FlexRIO和各個模塊設備來完成整個系統(tǒng)的硬件平臺搭建。本文詳細的描述了整個系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)算法,包括發(fā)射機調(diào)制系統(tǒng)的高速串轉(zhuǎn)并模塊、相位查找模塊、高速并行數(shù)字濾波器模塊,接收機解調(diào)系統(tǒng)的帶通采樣模塊、數(shù)字下變頻模塊、數(shù)字AGC模塊、載波估計模塊、時序恢復模塊、載波恢復模塊等核心算法。對這些核心算法進行仿真分析,并使用Labview FPGA軟件將這些算法在FlexRIO FPGA平臺上實現(xiàn)。最后本文還將最終實現(xiàn)樣機的調(diào)試解調(diào)部分作出了詳細的測試,并給出了最終的測試結(jié)果和測試數(shù)據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：軟件無線電 衛(wèi)星通信 PSK調(diào)制解調(diào) Labview FPGA FlexRIO
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN92
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 符號對照表13-14
• 縮略語對照表14-18
• 第一章 緒論18-24
• 1.1 選題背景及意義18-19
• 1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀分析19-21
• 1.3 論文工作內(nèi)容21-22
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)22-24
• 第二章 軟件無線電通信系統(tǒng)相關(guān)理論和技術(shù)24-36
• 2.1 調(diào)制解調(diào)模式的設計理論24-32
• 2.1.1 BPSK模式24-26
• 2.1.2 QPSK模式26-28
• 2.1.3 SQPSK模式28-29
• 2.1.4 UQPSK模式29-30
• 2.1.5 8PSK模式30-32
• 2.2 軟件無線電通信系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)32-35
• 2.2.1 高速A/D技術(shù)32-33
• 2.2.2 高速D/A技術(shù)33
• 2.2.3 高速信號處理器技術(shù)33-35
• 2.3 本章小結(jié)35-36
• 第三章 軟件無線電在高速通信系統(tǒng)的實現(xiàn)方法36-40
• 3.1 軟件無線電高速通信系統(tǒng)硬件實現(xiàn)36-37
• 3.2 軟件無線電高速通信系統(tǒng)軟件實現(xiàn)37-38
• 3.3 軟件無線電高速通信系統(tǒng)開發(fā)分析38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第四章 超高速實時調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)詳細設計40-82
• 4.1 系統(tǒng)主要實現(xiàn)功能40-41
• 4.1.1 發(fā)射機調(diào)制系統(tǒng)功能40-41
• 4.1.2 接收機解調(diào)系統(tǒng)功能41
• 4.2 系統(tǒng)設計41
• 4.3 發(fā)射機調(diào)制系統(tǒng)硬件設計41-49
• 4.3.1 發(fā)射機系統(tǒng)嵌入式計算機43-44
• 4.3.2 低相噪?yún)⒖紩r鐘電路設計44-45
• 4.3.3 可編程本地振蕩器45
• 4.3.4 正交調(diào)制器電路設計45-46
• 4.3.5 發(fā)射機調(diào)制算法信號處理模塊46-47
• 4.3.6 基帶輸出高速D/A模塊47-48
• 4.3.7 程控衰減器電路設計48-49
• 4.4 發(fā)射機系統(tǒng)調(diào)制算法設計49-60
• 4.4.1 發(fā)射機工作流程設計50
• 4.4.2 串轉(zhuǎn)并及相位查表50-52
• 4.4.3 插值及成形濾波52-57
• 4.4.4 發(fā)射機調(diào)制算法仿真結(jié)果57-60
• 4.5 發(fā)射機系統(tǒng)調(diào)制算法的FPGA軟件設計60-62
• 4.6 發(fā)射機系統(tǒng)嵌入式計算機控制軟件62-66
• 4.6.1 系統(tǒng)界面62-64
• 4.6.2 PN碼生成模塊64
• 4.6.3 發(fā)射機網(wǎng)口通信協(xié)議64-66
• 4.7 接收機解調(diào)系統(tǒng)硬件設計66-70
• 4.7.1 高性能服務器及數(shù)據(jù)流盤系統(tǒng)66-67
• 4.7.2 PXIE轉(zhuǎn)PCIE轉(zhuǎn)接卡67-68
• 4.7.3 接收機解調(diào)算法信號處理模塊68-69
• 4.7.4 高速A/D采集單元69
• 4.7.5 可編程采樣時鐘69
• 4.7.6 輸入信號放大AGC模塊69-70
• 4.8 接收機系統(tǒng)解調(diào)算法設計70-79
• 4.8.1 接收機工作流程設計70-72
• 4.8.2 輸入帶通采樣72
• 4.8.3 數(shù)字下變頻72-73
• 4.8.4 IQ匹配濾波算法73
• 4.8.5 數(shù)字自動增益放大器73-74
• 4.8.6 基于CFO環(huán)路的載波頻率估計74
• 4.8.7 時序恢復環(huán)路74-75
• 4.8.8 載波恢復環(huán)路75-77
• 4.8.9 接收機解調(diào)系統(tǒng)算法仿真結(jié)果77-79
• 4.9 接收機系統(tǒng)解調(diào)算法的FPGA軟件設計79-80
• 4.10 本章小結(jié)80-82
• 第五章 系統(tǒng)實現(xiàn)與測試結(jié)果分析82-92
• 5.1 系統(tǒng)的實現(xiàn)82
• 5.2 系統(tǒng)測試結(jié)果82-91
• 5.2.1 發(fā)射機信號輸出測試結(jié)果82-88
• 5.2.2 接收機解調(diào)測試結(jié)果88-91
• 5.3 結(jié)論91
• 5.4 本章小結(jié)91-92
• 第六章 結(jié)束語92-94
• 6.1 論文工作總結(jié)92
• 6.2 后續(xù)工作展望92-94
• 參考文獻94-96
• 致謝96-98
• 作者簡介98

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本文編號：277930