軟件無線電數(shù)字下變頻模塊研究及其FPGA實現(xiàn).pdf

1、軟件無線電以通用的可編程邏輯器件或數(shù)字信號處理器件搭建硬件平臺，并在軟件設(shè)計的基礎(chǔ)上實現(xiàn)不同應(yīng)用，是當前移動通信領(lǐng)域的研究熱點之一。其中心思想是：構(gòu)造一個具有開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺，而各種功能使用軟件來完成，并且使寬帶A/D和D/A轉(zhuǎn)換器盡可能靠近天線，把接受到的信號盡早數(shù)字化。但是由于目前器件水平的限制，無法對射頻信號直接采樣，只能采用中頻化數(shù)字方案，通過數(shù)字下變頻系統(tǒng)將數(shù)字中頻信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字基帶信號，再進行基帶部分的數(shù)

2、字信號處理，因此數(shù)字下變頻稱為軟件無線電的關(guān)鍵技術(shù)之一。軟件無線電DDC(數(shù)字下變頻)系統(tǒng)作為前端ADC和后端DSP器件的橋梁，通過將中頻信號搬移到基帶，并降低數(shù)據(jù)流的速率，把低速基帶信號送給DSP器件進行處理，其性能的優(yōu)劣會對整個軟件無線電系統(tǒng)的性能產(chǎn)生直接的影響。
　　論文分析了國內(nèi)外對于軟件無線電數(shù)字下變頻技術(shù)的研究背景及現(xiàn)狀，闡述了數(shù)字下變頻技術(shù)的理論基礎(chǔ)，并在此基礎(chǔ)上介紹了數(shù)字下變頻電路系統(tǒng)的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)及特點。對數(shù)字下變頻

3、模塊中的數(shù)控本振電路(NCO)、級聯(lián)積分梳狀抽取濾波器(CIC)及數(shù)字低通濾波器的實現(xiàn)方法進行深入研究，對濾波器模塊建立數(shù)學(xué)模型進行MATLAB仿真，優(yōu)化其性能。對于NCO的設(shè)計，本文采用查找表法和CORDIC法兩種方式實現(xiàn)，分析兩種方法的優(yōu)劣，并對CORDIC算法中的參數(shù)進行分析，采用Angle Recoding優(yōu)化方案降低CORDIC硬件電路計算每個角度的旋轉(zhuǎn)次數(shù)。在CIC濾波器的設(shè)計中，采用通用的設(shè)計方案對每級電路的數(shù)據(jù)寬度進行舍

4、位處理從而降低硬件消耗。而數(shù)字低通濾波器的設(shè)計中采用分布式算法，并對大規(guī)模的查找表進行優(yōu)化，以節(jié)約硬件資源，提高計算效率。
　　對于目前典型的三種數(shù)字下變頻硬件實現(xiàn)方式進行比較，并在此基礎(chǔ)上得出了采用FPGA來實現(xiàn)數(shù)字下變頻的優(yōu)勢。本文主要對軟件無線電數(shù)字下變頻的FPGA實現(xiàn)方法進行研究，重點完成各組成模塊的算法分析及硬件實現(xiàn)，ISE開發(fā)環(huán)境下的Verilog程序設(shè)計、時序仿真及綜合。對于數(shù)字信號系統(tǒng)的仿真采用Modelsim和S