软件无线电数字变频组成模块的研究与分析.pdfVIP

摘 要 软件无线电以通用的可编程逻辑器件或数字信号处理器构建硬件平台， 以软件方式实现不同应用功能，是当前移动通信领域的研究热点之一。其中 心思想是：构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，将各种 功能用软件来完成，并使宽带A／D和D／A转换器尽可能靠近天线，把接收到 的信号尽早数字化。鉴于目前器件水平的限制，现阶段尚无法对射频直接采 样，只能采用中频化数字方案，通过数字下变频系统将数字中频信号转化为 数字基带信号，再进行基带部分的数字信号处理，这就使得数字下变频成为 软件无线电的关键技术之一。软件无线电DDC(数字下变频)系统作为前端 ADC与后端通用DSP器件之间的桥梁，通过降低数据流的速率，把低速数据 送给后端通用DSP器件进行处理，其性能的优劣将对整个软件无线电系统的 稳定性产生直接影响。 本文主要对软件无线电数字下变频的FPGA高效实现方法进行研究，重 点完成了各组成模块的算法分析及算法优化，QuARTUSII开发环境下的VHDL 程序设计、时序仿真以及综合。仿真结果表明所采用的优化设计的思想和结 构是正确的，同时又实现了提高运算效率与节约硬件资源的目标，为下一步 系统级的设计与测试工作提供了重要的理论基础以及大量的前期准备。 论文分析了国内外对于软件无线电数字下变频技术的研究背景及研究 现状。阐述了数字下变频技术的理论基础，并在此基础上介绍了数字下变频 电路的两种实现结构及相应特点。对目前典型的三种数字下变频硬件实现方 式进行比较，并在此基础上得出了采用FPGA来实现数字下变频的原因与优 势。对其中的数字下变频模块以及多速率转换滤波器组模块中的NCO、混频、 CIC、HB的实现方法进行深入研究，对以上模块建立数学模型并进行MATALB 仿真，优化各模块的性能。本文提出查表方式和CORDIC方式的NCO设计方 法，并就基于CORDIC算法的NC0设计参数对于相关性能的影响进行了仔细 分析；通过将两种设计FPGA实现的仿真和综合结果进行比对显示出CORDIC 方式NCO设计的突出优势：在多速率转换滤波器组模块的设计中采用分布式 算法(DA)来设计半带(HB)滤波器并对该算法进行优化，有效节约硬件逻 辑资源，提高计算效率。 关键词：软件无线电，数字下变频，带通采样，数字滤波器，NCO，FPGA Abstract onme SoRwareRadio outeachkindof如nctionso胁are car珂 by hardware of PLDor general digitalsignalprocessor． platfomlcomposed ofthe inmobilcommunicationresearch．The Som^rareradioisone hotspotS key of ist0constmctahard、vare has So小Ⅳa鹏Radio platfonn，w量lich conception then of staJldardizationandmodularization characteristics com瑚onality， to the di丘’erentf．unction 0rder soRware；Indigiti