双通道软件无线电收发信机的FPGA实现

作     者：王舒舒 

作者单位：哈尔滨工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：何忠秋

授予年度：2015年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：软件无线电 多通道收发信机 数字上、下变频 FPGA 

摘      要：伴随着4G技术全面投入商用,通信多媒体业务量急速增长,移动通信进入了一个全新的时代,现阶段对无线通信系统的要求是在提高通信传输效率的同时,保证通信系统的可靠性。基于此,本文将软件无线电技术与大规模现场可编程逻辑器件FPGA相结合,设计实现了信道化的的收发信机系统。数字信道化收发信机是软件无线电体系结构的重要组成部分,它以能同时处理多个信号,大大的提高了通信的有效性而受到广泛关注。本文的目的就是通过软件仿真和硬件设计来实现该收发信机的功能,并在不增加系统硬件资源耗用的情况下,提高信道化收发信机可靠性。本文首先对无线信道进行了详细分析。以无线衰落信道的经典模型Jake模型为基础,对模型中三个参量引入了随机性,得到了统计特性十分接近于瑞利衰落信道理论值的新模型,并给出了64QAM调制信号在瑞利衰落信道中的误码率和误符号率特性曲线。其次,本文以带通采样定理、滤波器多相分解理论为基础,深入讨论了软件无线电的核心技术数字上、下变频的原理,并对上、下变频技术搭建了simulink模型,对采样率变换过程中信号的频谱做了仿真分析,同时通过MATLAB编程,对四通道收发信机的经典模型进行了仿真,通过输入输出时域波形对比对经典模型进行了验证。在仿真实现的过程中,对经典收发信机模型划分信道时使用的低通滤波器,进行了改进,在不增加系统硬件资源耗用的情况下,改善了系统的可靠性。在此之后,本文运用Verilog HDL语言在ISE软件中进行硬件编程和功能模块的实现,同时,运用Modelsim仿真软件对上下变频技术、双通道收发信机系统进行模块和整体的仿真。最后,在matlab和modelsim中均给出了系统中重要通信模块的波形、频谱,分析表明仿真结果达到预期设计要求,从而在FPGA通用硬件平台上实现了双通道软件无线电收发信机系统。