袁君[1]2013年在《数字通信信号解调技术的研究与FPGA实现》文中研究表明现代通信系统的工作频段越来越高,从而对信号处理的数据量和速度要求不断提高。调制解调是通信中的关键技术,涉及了大量复杂的数学运算,显然也不例外地要求高速的数据处理能力。传统的DSP芯片由于其固有的串行处理特性,越来越难以满足现代调制解调技术的硬件需求。FPGA器件可重复编程,并行处理能力强,集成度高,且具有完整的开发平台,这些特性使其在高速信号处理应用中具有很大的吸引力,而逐渐提升的性价比更是促成了FPGA在各个领域的大批量应用。通信中常用的宽带中频采样软件无线电正是将FPGA作为其最佳解决方案的核心中频硬件。因此,研究数字通信信号解调技术的FPGA实现有着广阔的应用前景。本文从通信信号的基本调制方式出发,以软件无线电的思想和架构为基础,成功设计了基于FPGA的2ASK、2FSK、BPSK、QDPSK信号非相干解调器和QPSK信号相干解调器。非相干解调方案中,分别研究了基于数学算法和时域测量两大类方法,着重讨论了前者的FPGA实现要点和抗噪性能；相干解调方案中,详细阐述了基于锁相环理论的闭环载波同步和闭环符号同步,采用CPAFC锁频算法与Costas锁相环结合的载波同步方法提高了载波频偏的捕获范围,采用Gardner算法和数字内插的符号同步方法不仅便于FPGA实现,而且具有优良的同步性能。通过Matlab对传统解调算法的性能仿真和比较,对FPGA实现方案进行一定的改进和优化,使得解调器能在降低硬件实现复杂度的前提下保持足够的抗噪性能。本文用Verilog HDL在QuartusⅡ9.1平台上实现各个解调器的电路描述,并联合Modelsim仿真软件完成FPGA设计的功能验证。仿真结果表明,本文所设计的解调器均能高速、实时地执行解调功能,在Altera公司低成本的CylconeⅢ系列FPGA上能达到≥170MHz的最大工作频率。此外,各个解调器都具备良好的抗噪能力,当输入信噪比(S/N)为10dB～+∞时均能保持较低的误码率,能够直接用于实际工程。对于解调器的硬件测试部分,本文利用实验室现有的FPGA开发板,通过完成解调器组与A/D芯片、以太网芯片的数据接口设计,搭建了一个以FPGA为中心的解调器测试平台。该平台有如下两种测试方法：一是将FPGA输出的解调结果传至上位机测试解调器在一段时间内的平均误码性能；二是直接用SignalTapⅡ分析工具观察解调器的当前工作情况。最后的硬件实测结果表明,本文各个解调器的FPGA实现方案均是有效且可行的。
马子骥[2]2007年在《基于软件无线电的数字调制识别与通用数字解调》文中研究指明软件无线电是在20世纪90年代初期提出的一种新的无线电体系结构。软件无线电技术要求在一个开放的、可扩展的、结构最简的通用硬件平台上通过调用相关的软件程序来实现不同的通信功能,而无须改变硬件电路的结构。数字调制方式识别与通用数字解调技术是软件无线电的重要组成部分。调制方式的识别是在未来调制方式多样化的复杂情况下能够正确解调和成功通信的前提。另一方面,调制解调是现代通信技术的基石,在软件无线电环境下理想的解调方法应该是能够解调多种调制信号的通用数字解调方法。本文的工作属于“基于软件无线电的移动通信实验平台的设计”项目的一部分,根据软件无线电的发展趋势和项目要求,设计并制作了一套软件无线电通信平台。并且在此基础上,对数字调制方式识别和通用数字解调两个方向进行了重点研究。作为研究的硬件基础,软件无线电通信平台是一个完整的软件无线电系统。它由ADC、DAC、收发信机和以TI公司DSP芯片TMS320C6713为核心的高速数字信号处理板组成,具有处理速度快、功能强的特点,本文所有的研究工作均依托该硬件平台进行仿真和下载实验。在吸取和继承了信号包络判决法和瞬时参数决策法的研究成果的基础上,通过对调制信号幅度包络分层序列的细致分析,提出了2个较为新颖的特征参数:包络分层序列过零次数N_Z和中心归一化瞬时幅度包络均值E_a。根据选取的6个特征参数可以识别4个大类8种调制方式,该方法对单一调制方式进行识别时最多只需要计算4个特征参数的值,减少了识别过程的计算量,对于提高调制识别的实时处理能力有很大的帮助。另一方面,本文对包络分层数字解调方法也进行了详细的研究和论述,并进行了大量的实验。实验结果表明,利用该方法可以成功的实现ASK、FSK、PSK和QSM这几个大类的调制。最后,结合实验平台的硬件性能,分析了该方法的解调识别率和工作性能。从项目执行情况来看,本文所研究的调制识别和通用解调方法在工程中的应用是可行和可靠的,具有适用性广、计算量小的优点,完全可以满足教学科研的需要。基于软件无线电的调制方式识别和包络分层通用解调方法不仅适用于软件无线电通信平台项目,在其它宽带软件无线电和无线通信系统中也具有很好的推广价值。
姜波[3]2008年在《中继卫星数据传输系统的载波同步与信道均衡技术研究》文中研究指明目前,中继卫星高速数据传输技术是无线通信技术研究的热点之一,也是发展我国空间信息网络必须解决的关键技术之一。论文结合两套高速调制解调器的研制展开研究,内容包括两个方面:(1)宽带正交调制信号的载波同步技术;(2)DRSS信道的非线性均衡技术。论文第一部分研究了宽带正交调制信号的载波同步技术。基于最大似然估计理论推导并总结了几种正交调制信号的载波参数估计的克拉美罗限,从而确立了衡量载波参数估计性能的基准;提出了改进的差分前向频偏估计算法,提高了频偏估计的精度、增大了估计范围;在详细分析判决指导一阶、二阶DPLL性能的同时,给出了参数设计方法;分析了载波相位误差对正交相干解调的影响。上述内容为宽带正交调制信号的载波同步设计提供了理论依据。论文第二部分研究了DRSS信道的非线性均衡技术。首先,结合实际链路建立了DRSS信道的非线性模型,分析了非线性的影响。其次,仿真分析了用户星HPA的非线性预失真(预均衡)和中继星转发器系统的非线性预失真,给出了改进的无记忆和有记忆非线性预失真方法,仿真结果表明“非线性预失真+功率回退”可以有效补偿DRSS信道的非线性失真。然后,从非线性均衡(后均衡)的角度补偿DRSS信道的非线性失真,重点研究了基于稀疏Volterra滤波的非线性均衡。为了快速构建稀疏Volterra均衡器,提出一种改进的遗传算法;为了提高稀疏Volterra均衡器的收敛速度,提出一种改进的QRD-RLS算法;分析了有限精度下Volterra滤波的量化效应。仿真结果表明非线性均衡能够有效消除DRSS信道的非线性ISI。在这部分的最后一章,研究了非线性降秩均衡技术,首次将多级维纳滤波技术引入到Volterra滤波中,提出了非线性均衡的降秩滤波算法,显著减少了自适应训练的采样支撑;进一步给出Volterra滤波器的一种流水线结构,有效减小了计算量。论文第三部分论述了相关的工程设计。完成了300Mbps TCM-8PSK信号的载波同步设计,完成了800Mbps 8PSK信号的盲均衡设计,并在FPGA上实现;结合工程实践给出一种有效的高速数字解调器的调试方法。
高文捷[4]2012年在《高速突发通信的全数字解调器设计与实现》文中进行了进一步梳理GMSK是一种典型的连续相位调制方式,具有带外抑制性能好、恒定包络、抗干扰性能好等突出特点,可有效降低邻道干扰,提高非线性功率放大器的效率,在移动通信、卫星通信、通用雷达宽带数据传输等领域中得到了广泛应用。因此,开展基于FPGA的全数字GMSK调制解调器设计与实现研究具有重要的意义。本文首先介绍了数字调制解调技术的现状,对GMSK调制解调技术的发展和硬件平台进行了详细说明。然后分析了GMSK调制系统的基本原理及系统组成,主要包括高斯滤波器、相位成型,以及GMSK解调的几个重要组成部分,比如数字下变频、突发检测、载波同步和位同步等。在此基础上,利用MATLAB仿真了GMSK调制解调系统的各个模块,比较了两种突发检测算法的优缺点,分析了三类开环载波频偏估计算法的性能,提出了一种基于数字平方滤波算法的开环位同步。利用Cadence完成了硬件平台的设计,包括原理图、PCB设计以及调试。最后选择了一种适合于实际应用的方案,利用FPGA实现了符号速率为10MSPS的突发通信调制解调系统,给出仿真结果及实现结果,测试了该系统的功能和性能,测试结果验证了设计的正确性和可行性。
戴亮[5]2017年在《基带模块数字中频信号调制解调设计研究》文中认为数字信号发射与接收组件是雷达的重要组成部分,它是位于雷达天线后方用于发射和接收射频信号的模块组件。发射接收模块测试系统是为测试数字信号发射与接收组件而设计的系统。发射接收模块测试系统中的基带板卡的作用是为数字信号发射与接收组件提供激励测试信号,同时接收数字信号发射与接收组件返回的测试信号,基带板卡的性能好坏影响着整个发射接收模块测试系统的性能。本课题是发射接收模块测试系统中基带板卡的子命题,即用于为数字信号发射与接收组件提供已调制的数字中频测试信号,同时对从数字信号发射与接收组件返回的已调制信号进行解调。本文以数字中频信号为研究对象,从基带模块数字中频信号的实际需求为出发点,完成相关模块的软硬件设计。课题完成的主要工作成果主要有以下几个方面:(1)完成了基带模块的核心部分——数字中频信号调制/解调模块的总体方案设计。本文对基带模块的各主要硬件模块进行设计与分析,硬件模块包括电源模块、RS422串口通信模块、FPGA核心模块和高速串并转换电路模块。(2)对数字中频信号调制/解调模块的逻辑设计进行了详细分析。本文对数字中频信号的ASK、FSK、PSK、GMSK、QPSK的调制解调原理、调制解调方法以及逻辑实现都进行了详细的分析,并对相关模块功能进行仿真实现。本文还对载波信号生成模块和滤波器的逻辑设计进行分析与实现。(3)本文对基带模块中不同解调方式在不同信噪比下的误码率做了测试与验证。依据硬件测试平台的测试结果表明,本课题能够满足基带板卡的数字调制和数字解调工作,验证了课题设计方案的可行性。对全文作了总结,指出设计实现中的缺陷与不足,并提出相关研究的下一步方向。
张楠[6]2011年在《通信对抗实验仪的设计与实现》文中研究指明通信对抗原理是信息对抗专业的一门重要课程,通信对抗实验仪是为配合该课程实验而研制,目的是让学生通过实验对通信信号及干扰信号的产生,在不同干扰形式下的干扰效果有直观的了解,从而加深对课程内容的理解。论文在详细分析通信对抗实验需求的基础上,采用软件无线电技术,基于DSP+FPGA构建了通信信号产生、干扰信号产生和干扰效果评估于一体的通信对抗实验硬件平台。该系统通过软件编程产生多种调制类型的通信信号(2ASK、2FSK、8FSK、2PSK、2DPSK、QPSK、QDPSK),将通信信号注入到数字通信模块,实现对通信信号的解调;再将通信信号集合注入到通信侦察模块,实现对通信信号的截获、调制识别和分类;然后将通信信号和干扰信号注入到通信干扰模块,通过误码率的测量实现对干扰性能的评估。最后,论文详细介绍了实验仪的操作手册,并给出了部分实验用例。通过进行系统调试和测试,实践结果论证了系统设计的合理性。
刘健[7]2011年在《基于FPGA的TD-SCDMA信号的解调设计及实现》文中进行了进一步梳理数字调制解调技术是TD-SCDMA中的关键技术之一,对TD-SCDMA系统的可靠性、传输速率和频率利用率有重大影响。在数字解调系统中,同步是一个难度较大但又非常重要的问题。TD-SCDMA的优越性建立在正交调制解调上,对频偏和时偏都很敏感,只有经过精确的载波同步和符号同步,才能使TD-SCDMA系统的先进性体现出来。本文分析了传统的通信系统中所采用的平方环载波恢复算法和锁相环定时同步算法的不足之处,然后基于这两种传统的同步算法引入了两种适合于FPGA数字电路实现的新的同步算法,即硬判决的科斯塔斯环载波恢复算法和超前/滞后门定时同步算法。在MATLAB中对这两个同步环路进行了数学建模,通过仿真对载波恢复算法和定时同步算法进行了理论验证,证明了科斯塔斯载波恢复环路具有很好的载波频率跟踪能力,在800个采样点后能够收敛于接收信号的载频;超前/滞后门定时同步环路能够在2000个采样点后完全收敛,锁定出最佳采样时钟序列。最后在XILINX公司的XC5VSX95T这款FPGA芯片中实现了载波恢复环路和定时同步环路的设计,以及QPSK和16QAM两种调制方式的映射和判决模块的设计,完成了TD-SCDMA采用的两种调制方式的数字解调,所有的模块在FPGA中的实现都经过了在MODELSIM仿真环境下的硬件仿真,仿真结果证明了解调输出序列与调制前原序列高度一致,科斯塔斯载波恢复环路可以恢复出与载波同频同相的本地相干载波,超前/滞后门定时同步环路提供最佳采样时钟序列,判决模块在信噪比为20dB的情况下,误码率可以控制在10-6以内,证明判决模块的性能良好。具有一定的理论研究和工程参考价值。
郑立岗[8]2004年在《数字接收机若干技术研究及系统实现》文中研究指明由于现代电子接收设备正处于越来越恶劣的电磁环境中，对接收系统的抗干扰性能提出了更高的要求，所以对于抗干扰能力和灵活性较差的模拟接收系统来说已变得越来越不能适应。20世纪80年代后，为充分利用可靠性高、抗干扰能力和灵活性强的数字处理技术，模拟接收系统逐渐向数字化方向发展。而从90年代开始，更提出了软件无线电概念。但由于受到模数转换器(ADC)和数字信号处理(DSP)等技术发展水平的限制，研究数字接收机成了一种折衷的方案。因此，研制高效的宽带数字接收机对于完成宽带通信接收系统的数字化改造，提高雷达、遥测等通信接收系统的性能，实现最终的软件无线电接收系统具有重要的意义。 目前数字接收机方面的研究主要集中于扩展数字接收机的动态范围、高效的宽带数字下变频(DDC)技术、实时高效的数字相干解调技术等。本文以脉冲编码调制／调频(PCM／FM)遥测中频数字接收机和宽带雷达数字接收机为研究背景，对数字式自动增益控制(AGC)技术、高速高精度宽带高效数字接收机结构、高效实时数字鉴频技术、可用于FM解调的开环频率跟踪技术等若干技术进行了较为深入的研究，并设计实现了PCM／FM遥测中频数字接收机和宽带雷达数字接收机两套实验系统。 本文的主要创新之处： 1) 对数字式AGC技术进行了深入的讨论，提出了用求绝对值代替乘法运算并通过无需乘法器的级联累积梳状滤波器(CIC)滤波或滑动最大值法求取数字包络的高效包络检波方法，基于这种数字包络检波方法的数字式AGC具有实现高效等优点，对高速宽带数字接收机具有重要的实用价值。这种AGC环路中的两种高效数字包络检波方法在现有文献中未见有详细分析报导。 2) 对高效数字接收机结构进行了研究，给出了一种高效的多相抽取电子科技大学博士学位论文滤波器实现结构，并结合多相等效结构和多片高精度模数转换器 (ADC)并行采集结构提出了一种高速高精度宽带高效数字接收机结构，对该结构的性能改进措施进行了详细的分析。这种结构对于突破现阶段数字处理技术的某些瓶颈，为实现接收机更高速、更高效的数字化改造具有重要的意义。对高效实时数字鉴频技术的研究中，提出了一种基于坐标旋转数值计算方法(CORDIC)和一阶差分的高效数字鉴频方法，这种方法可避免庞大的ROM表而采用流水结构实时地计算同相分量I和正交分量Q所对应的相位值，而在实现时只需简单的加法器和移位器，所以该方法具有精度高、实时性好、结构简单等优点。因此具有很广的应用前景。对用于FM相干解调的开环频率跟踪技术的研究中，打破了传统的闭环锁相结构，提出了基带去除多谱勒频率和载波频偏的方法，这种方法可大大简化PCM/FM数字中频接收机的设计，提高响应速度。这种基于数字锁相环( DPLL)的开环频率跟踪方法在现有文献中未见有详细分析报导。基于AD6644和AD6620设计实现了一套“PCM/FM遥测中频数字化接收机”实验系统，测试结果表明该系统达到了预期的设计要求，可以用于PCM/FM遥测接收机的数字化改造。采用高速ADC和高速现场可编程门阵列(FPGA)技术，设计实现了一套“宽带雷达数字接收机”实验系统，测试结果表明该系统的DDC部分己达到了预期的设计要求。
林沛铭[9]2006年在《软件无线电解调算法研究及其数字中频接收机设计》文中提出软件无线电是近年发展起来的新兴技术,是从硬件定义的无线通信到软件定义的无线通信的一次革命。软件无线电的定义是将模块化、标准化的硬件单元以总线方式连接构成基本平台,并通过软件加载实现各种无线通信功能的一种开放式体系结构。本文介绍了软件无线电的概念,探讨了数字中频接收机系统结构及其采用的关键技术。对多种接收信号解调算法进行了研究,并利用MATLAB工具进行了仿真。重点对BFSK信号的解调算法进行研究,采用频谱幅值进行解调,结果显示,当信噪比大于2dB时,误码率小于8.3e-4。在MATLAB仿真的基础上,在C6000的CCS环境下进行了C编程仿真和算法优化,经过C代码优化后,解调时间缩短22.84%。本文采用基于DSP+CPLD+PCI桥的数字中频接收机设计结构,并从硬件和软件两方面详细阐述了设计方案。在该方案中,先对10.7MHz的中频接收信号进行数字化,再进行下变频和信号解调处理,最后通过PCI桥的DMA送PC机,由PC机应用程序进行频谱分析与显示。
怀靓亮[10]2005年在《数字调制解调器的设计》文中进行了进一步梳理数字调制解调器是任何数字通信系统中最为关键的部件之一,一个能使用高效的调制方式、实现高的接入速率并能满足不同体制的数字调制解调器是一个宽带数字通信系统的关键所在。 本文利用软件无线电的思想为毫米波保密通信机设计了一个全数字的调制解调器。在分析了数字调制的关键技术和数字解调的关键技术之后,本文设计了以专用调制芯片HSP50415为中频调制单元、TMS320VC5402的DSP信号处理板为基带信号处理单元的数字中频调制器,以及以数字下变频器HSP50110和科斯塔斯环HSP50210为中频解调单元、TMS320VC5402的DSP信号处理板为基带信号处理单元的数字中频解调器。本文设计的数字调制器和数字解调器理论上能实现12MSPS的接入速率,并且通过修改DSP软件能实现不同体制的数字调制解调方式。本文利用MATLAB和System View对选用的π/4QPSK数字调制解调算法和整个数字调制解调系统进行了仿真验证。
参考文献：
[1]. 数字通信信号解调技术的研究与FPGA实现[D]. 袁君. 西南交通大学. 2013
[2]. 基于软件无线电的数字调制识别与通用数字解调[D]. 马子骥. 湖南大学. 2007
[3]. 中继卫星数据传输系统的载波同步与信道均衡技术研究[D]. 姜波. 国防科学技术大学. 2008
[4]. 高速突发通信的全数字解调器设计与实现[D]. 高文捷. 南京理工大学. 2012
[5]. 基带模块数字中频信号调制解调设计研究[D]. 戴亮. 电子科技大学. 2017
[6]. 通信对抗实验仪的设计与实现[D]. 张楠. 西安电子科技大学. 2011
[7]. 基于FPGA的TD-SCDMA信号的解调设计及实现[D]. 刘健. 电子科技大学. 2011
[8]. 数字接收机若干技术研究及系统实现[D]. 郑立岗. 电子科技大学. 2004
[9]. 软件无线电解调算法研究及其数字中频接收机设计[D]. 林沛铭. 南京航空航天大学. 2006
[10]. 数字调制解调器的设计[D]. 怀靓亮. 南京理工大学. 2005
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