基于CPCI的软件无线电数字前端设计

作     者：李川 

作者单位：北京邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陶小峰

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 

主      题：软件无线电 LTE 数模转换 模数转换 

摘      要：移动通信技术已经经过了几十年的发展,目前已经经过了3G时代并朝着LTE全面开始商用的道路前进。由于移动通信网络用户不断增加,通信速率也随着技术的变革不断提升,给目前的移动通信网络带来了两大难挑战：能耗不断提高、成本不断增加。而采用软件无线电技术的新型基站能耗和成本相比于传统的基站有大幅的下降,并且还具有高性能、可扩展等优点,这使得基于通用处理器的软件无线电技术更加引起人们的兴趣,并且逐渐成为实现LTE的未来基站的最有潜力的技术。 为了验证LTE实时通信链路在基于通用处理器的软件无线电平台上的实现,需要搭建软件无线电测试验证平台。数字前端是软件无线电系统中的关键组件之一,主要作用是完成软件无线电系统中的模数／数模转换部分和为射频前端与PC内存间提供高速率、低延迟的数据通道。 首先,本论文从对软件无线电发展的分析和对CPCI技术应用的介绍开始,阐述了基于通用处理器的软件无线电的LTE实时通信测试验证平台这个模块化的、可扩展的、可重配置的平台设计的目的和意义。说明了本课题的研究背景与现实需求,同时介绍了本课题设计的主要工作。 其次,本论文提出了软件无线电数字前端系统的的总体构架,再给出系统中各板卡的作用、功能与板卡架构,接着完成对关键器件的选型和接口协议的选择,从而给出软件无线电数字前端系统的总体设计方案。 再次,围绕总体方案完成其中作者独立设计的数模／模数转换板的完整的设计。包括：数模／模数转换板的主处理器相关电路、模数转换模块、数模转换模块、串行配置电路、时钟分配网络、电源系统的原理图设计;层叠结构、板上布局、信号走线、平面分割等PCB设计要点;系统各个关键模块的测试和验证。 最后,对软件无线电数字前端的设计工作做出总结并且对未来的工作做出了展望。 本论文课题来源于2012年度“新一代宽带无线移动通信网国家重大科技专项无线新技术项目课题——支持基带集中处理的RAN构架研究(课题编号2012ZX03003008-003),和2012年度北京市科技计划TD-LTE基站设备研发项目课题——TD-LTE基站通用处理器原型样机研发(课题编号D121100002112002)。设计实现的软件无线电数字前端系统为这两个项目课题提供了高效的硬件验证平台。