本文關鍵詞：短波通信系統中FPGA數字化模塊設計與實現

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【摘要】：短波通信由于自身固有的優(yōu)點,在無線通信尤其是軍事通信中具有極其重要的作用。本文根據科研項目短波通信系統的需求,設計實現了基于FPGA的數字化模塊,包括異步串口模塊、LDPC譯碼模塊以及數字下變頻模塊。通用異步串口(UART)是一種廣泛應用于短距離、低速以及低成本通信的串行傳輸協議。根據系統的要求,本文設計了8個與DSP的EMIF接口連接的UART方案。采用中斷觸發(fā)方式進行收發(fā)數據,中斷總線控制8個UART對應的中斷信號,最終實現了基于FPGA設計的UART,經測試穩(wěn)定可靠。低密度奇偶校驗(LDPC)碼是一類線性分組碼,在和積譯碼算法下可得到逼近香農限的性能。LDPC碼的譯碼算法具有線性復雜度,且易于實現,因而得到廣泛使用。為了避免使用與量化比特成指數增長的查找表,本文給出了一種基于二維折線逼近的和積譯碼算法。然后在此基礎上討論了一種次小值修正的最小和譯碼算法,此算法修正過程包含簡單的算術與邏輯運算,并且降低了存儲資源消耗,從而利于FPGA實現。論文在Altera公司的EP3C120F484C8平臺上設計實現了碼率為1/3、1/2和2/3的多碼率LDPC譯碼器。數字下變頻(DDC)是軟件無線電的關鍵技術之一,可以將高速采樣數據降到低速采樣速率,以便后端DSP處理。本文介紹了中頻信號數字下變頻的理論,包括數字正交混頻、多速率信號處理、FIR濾波器、半帶濾波器以及級聯積分梳狀濾波器等。首先使用MATLAB構建模型,并對其進行仿真,得出最優(yōu)系統設計方案。然后,使用Modelsim對編寫的Verilog代碼進行仿真,驗證所設計系統的可行性。最后,實現了基于DA分布式方案的FIR濾波器,從而降低了乘法器資源的消耗。
【關鍵詞】：短波通信 異步串口 低密度奇偶校驗碼 下變頻
【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】：TN925;TN791
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號對照表11-12
• 縮略語對照表12-15
• 第一章 緒論15-21
• 1.1 短波通信概述15
• 1.2 現場可編程門陣列（FPGA）15-17
• 1.3 Verilog語言介紹17
• 1.4 FPGA設計的基本原則及流程17-18
• 1.5 Modelsim與QuartusⅡ軟件簡介18-19
• 1.6 研究內容與章節(jié)安排19-21
• 第二章 UART、LDPC碼及軟件無線電概述21-29
• 2.1 UART介紹21-23
• 2.1.1 串行通信與并行通信21-22
• 2.1.2 同步通信與異步通信22-23
• 2.2 LDPC概述23-25
• 2.2.1 LDPC碼的發(fā)展23-25
• 2.2.2 LDPC碼的應用25
• 2.3 軟件無線電概述25-27
• 2.3.1 軟件無線電特點25-26
• 2.3.2 軟件無線電主要技術26
• 2.3.3 軟件無線電的應用26-27
• 2.4 小結27-29
• 第三章 短波通信系統中幾種數字化模塊設計原理與方案29-67
• 3.1 UART的基本原理及設計方案29-38
• 3.1.1 UART實現的思想29-30
• 3.1.2 UART的總體設計30-31
• 3.1.3 UART各模塊的設計31-38
• 3.2 LDPC編譯碼原理及設計方案38-53
• 3.2.1 LDPC碼檢驗矩陣的構造39-41
• 3.2.2 LDPC編碼原理41-42
• 3.2.3 LDPC譯碼原理42-46
• 3.2.4 基于FPGA設計的譯碼器方案46-53
• 3.3 數字下變頻原理及設計方案53-66
• 3.3.1 數控振蕩器53-56
• 3.3.2 數字正交變換56-57
• 3.3.3 多速率信號處理57-59
• 3.3.4 FIR濾波器59-63
• 3.3.5 半帶（HB）濾波器63-64
• 3.3.6 級聯積分梳狀（CIC）濾波器64-66
• 3.4 小結66-67
• 第四章 系統仿真與測試67-81
• 4.1 UART模塊67-70
• 4.2 譯碼模塊70-73
• 4.3 數字下變頻模塊73-79
• 4.4 小結79-81
• 第五章 總結與展望81-83
• 參考文獻83-87
• 致謝87-89
• 作者簡介89-90

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本文編號：881192