基于SOC的通信信号分析仪软件设计与实现
发布时间：2021-05-08 03:00
宽带通信信号分析仪是对宽带无线通信信号进行分析的重要仪器,并且可以实时多域进行观察、分析和测量。但是,目前市场上通信信号分析仪存在价格昂贵,携带不便等问题。论文针对现有宽带无线通信信号分析中存在的问题,基于SOC和软件无线电理论,对宽带无线通信信号实时多域分析的理论和方法,以及关键信号分析算法进行了深入的研究。论文主要贡献如下:1.在现有的通信信号分析仪的基础上提出新的需求分析,并且针对需求分析提出软件和硬件解决方案。本文将软件分为底层软件和应用软件,分别对他们进行了设计,采用多层分离架构,增加软件的灵活性。大幅度减小软件内部模块之间的耦合度。2.针对传统通信信号分析仪携带不便,功耗过高的问题,本论文采用ZYNQ+AD9650+FX3作为硬件平台,本平台具有低功耗,便携带的特点。并在此基础上提出了基于SOC的通信信号分析仪的软件设计思想,通过软硬件协同设计的处理方案,既减小了仪器体积,又极大的降低了功耗。3.针对实时信号分析中遇到的传输速率的瓶颈问题,本论文运用超高速外设控制器,极大的提高了信号从分析平台到上位机的传输速度。增大了通信信号分析仪的可分析带宽。4.针对传统信号分析算法中无...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外发展动态
1.2.1 宽带通信信号实时多域分析技术研究现状
1.2.2 信号分析仪发展现状
1.2.3 基于SOC的嵌入式设备发展现状
1.3 主要研究内容及安排
第二章 通信信号分析仪需求分析及总体方案设计
2.1 需求分析
2.1.1 系统方案需求分析
2.1.2 硬件需求分析
2.1.3 软件需求分析
2.2 总体方案设计
2.2.1 总体技术指标
2.2.2 系统数据交互模块设计
2.3 频谱分析运算软硬件协同加速方案设计
2.3.1 频谱分析运算任务粗粒度分解及硬件加速设计
2.3.2 硬件IP核的软件库封装设计
2.3.3 数据在各IP核间的流水线处理设计
2.4 软件方案设计
2.4.1 底层软件方案
2.4.2 应用软件方案
2.5 本章小结
第三章 底层软件详细设计与实现
3.1 设计难点
3.2 FSBL的实现与移植
3.3 U-BOOT的实现与移植
3.3.1 U-BOOT的引入
3.3.2 U-BOOT(SSBL)的移植
3.4 LINUX内核深度裁剪与移植。
3.4.1 设备树修改与编译
3.4.2 内核裁剪与编译
3.5 信号处理IP核设计与实现
3.5.1 加窗实现
3.5.2 FFT实现
3.5.3 取模实现
3.6 接口驱动程序的设计与实现
3.6.1 基带信号数据传输驱动
3.6.2 AD9650IP核驱动
3.7 本章小结
第四章 应用软件详细设计与实现
4.1 设计难点
4.2 数据接口层设计与实现
4.2.1 基带数据传输接口设计与实现
4.2.2 AD9650IP核配置接口设计与实现
4.3 功能层设计与实现
4.3.1 系统初始化模块设计与实现
4.3.2 系统自检模块设计与实现
4.3.3 线程管理模块的设计与实现
4.3.4 基带信号数据采集模块设计与实现
4.3.5 宽带通信信号频谱分析模块设计与实现
4.3.6 宽带通信信号矢量分析模块设计与实现
4.3.7 数据帧模块设计与实现
4.4 EZ-USBFX3固件设计与实现
4.4.1 GPIFII接口简介
4.4.2 FX3固件设计与实现
4.5 本章小结
第五章 宽带通信信号分析核心软件测试
5.1 测试平台以及测试方案
5.1.1 测试平台
5.1.2 测试方法
5.2 底层软件测试
5.2.1 BootLoader移植测试
5.2.2 Linux内核移植测试
5.2.3 驱动程序加载测试
5.3 信号频谱分析测试
5.3.1 频率分析测试
5.3.2 分析带宽测试
5.4 信号矢量分析测试
5.4.1 误差分析
5.5 数据吞吐率测试
5.5.1 基带数据传输吞吐率测试
5.5.2 FX3数据传输吞吐率测试
5.6 响应时间测试
5.7 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 论文总结
6.2 后续展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]自动测试系统软件技术通用性研究综述[J]. 黄晓晴,王纬国,梁岳,刘文波. 测控技术. 2013(10)
[2]Gardner定时同步环路参数设计及性能分析[J]. 付永明,朱江,琚瑛珏. 通信学报. 2012(06)
[3]基于高速SOC的FFT频谱分析仪的设计[J]. 熊心美,陆勇,李广波. 电测与仪表. 2009(01)
[4]宽带实时频谱分析技术研究与实现[J]. 宿绍莹,刘平,陈曾平. 电子测量与仪器学报. 2007(05)
[5]嵌入式Linux内核的配置与编译系统研究[J]. 赵国义. 电脑编程技巧与维护. 2006(11)
[6]嵌入式Linux设备驱动程序开发[J]. 董志国,李式巨. 计算机工程与设计. 2006(20)
[7]频谱分析仪的原理和发展[J]. 班万荣. 现代电子技术. 2005(07)
[8]自适应软件初探[J]. 王千祥,申峻嵘,梅宏. 计算机科学. 2004(10)
博士论文
[1]宽带信号频谱分析关键技术研究及系统实现[D]. 郭连平.电子科技大学 2015
[2]宽带多制式无线通信信号解调测试算法研究[D]. 阎啸.电子科技大学 2010
硕士论文
[1]矢量调制信号误差分析技术研究[D]. 刘军军.哈尔滨工业大学 2015
[2]宽带矢量信号分析技术研究与实现[D]. 梁婷婷.哈尔滨工业大学 2015
[3]基于ZYNQ的软件无线电平台设计与实现[D]. 丁鹏仁.北京邮电大学 2015
[4]基于Zynq平台的伺服机器人设计[D]. 周荟景.重庆大学 2014
[5]傅里叶频谱分析仪的算法设计与实现[D]. 李飞.电子科技大学 2013
[6]宽带信号分析仪软件设计与实现[D]. 张照康.电子科技大学 2014
[7]无线远程数据采集系统软件设计与实现[D]. 尹嘉鹏.大连理工大学 2013
[8]基于嵌入式系统的频谱分析仪软件设计与实现[D]. 张晶.电子科技大学 2013
[9]基于嵌入式Linux驱动程序的研究与设计[D]. 曹颖鹏.西安电子科技大学 2010
[10]嵌入式Linux内核解析[D]. 杜传业.河北工业大学 2007
本文编号：3174539
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外发展动态
1.2.1 宽带通信信号实时多域分析技术研究现状
1.2.2 信号分析仪发展现状
1.2.3 基于SOC的嵌入式设备发展现状
1.3 主要研究内容及安排
第二章 通信信号分析仪需求分析及总体方案设计
2.1 需求分析
2.1.1 系统方案需求分析
2.1.2 硬件需求分析
2.1.3 软件需求分析
2.2 总体方案设计
2.2.1 总体技术指标
2.2.2 系统数据交互模块设计
2.3 频谱分析运算软硬件协同加速方案设计
2.3.1 频谱分析运算任务粗粒度分解及硬件加速设计
2.3.2 硬件IP核的软件库封装设计
2.3.3 数据在各IP核间的流水线处理设计
2.4 软件方案设计
2.4.1 底层软件方案
2.4.2 应用软件方案
2.5 本章小结
第三章 底层软件详细设计与实现
3.1 设计难点
3.2 FSBL的实现与移植
3.3 U-BOOT的实现与移植
3.3.1 U-BOOT的引入
3.3.2 U-BOOT(SSBL)的移植
3.4 LINUX内核深度裁剪与移植。
3.4.1 设备树修改与编译
3.4.2 内核裁剪与编译
3.5 信号处理IP核设计与实现
3.5.1 加窗实现
3.5.2 FFT实现
3.5.3 取模实现
3.6 接口驱动程序的设计与实现
3.6.1 基带信号数据传输驱动
3.6.2 AD9650IP核驱动
3.7 本章小结
第四章 应用软件详细设计与实现
4.1 设计难点
4.2 数据接口层设计与实现
4.2.1 基带数据传输接口设计与实现
4.2.2 AD9650IP核配置接口设计与实现
4.3 功能层设计与实现
4.3.1 系统初始化模块设计与实现
4.3.2 系统自检模块设计与实现
4.3.3 线程管理模块的设计与实现
4.3.4 基带信号数据采集模块设计与实现
4.3.5 宽带通信信号频谱分析模块设计与实现
4.3.6 宽带通信信号矢量分析模块设计与实现
4.3.7 数据帧模块设计与实现
4.4 EZ-USBFX3固件设计与实现
4.4.1 GPIFII接口简介
4.4.2 FX3固件设计与实现
4.5 本章小结
第五章 宽带通信信号分析核心软件测试
5.1 测试平台以及测试方案
5.1.1 测试平台
5.1.2 测试方法
5.2 底层软件测试
5.2.1 BootLoader移植测试
5.2.2 Linux内核移植测试
5.2.3 驱动程序加载测试
5.3 信号频谱分析测试
5.3.1 频率分析测试
5.3.2 分析带宽测试
5.4 信号矢量分析测试
5.4.1 误差分析
5.5 数据吞吐率测试
5.5.1 基带数据传输吞吐率测试
5.5.2 FX3数据传输吞吐率测试
5.6 响应时间测试
5.7 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 论文总结
6.2 后续展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]自动测试系统软件技术通用性研究综述[J]. 黄晓晴,王纬国,梁岳,刘文波. 测控技术. 2013(10)
[2]Gardner定时同步环路参数设计及性能分析[J]. 付永明,朱江,琚瑛珏. 通信学报. 2012(06)
[3]基于高速SOC的FFT频谱分析仪的设计[J]. 熊心美,陆勇,李广波. 电测与仪表. 2009(01)
[4]宽带实时频谱分析技术研究与实现[J]. 宿绍莹,刘平,陈曾平. 电子测量与仪器学报. 2007(05)
[5]嵌入式Linux内核的配置与编译系统研究[J]. 赵国义. 电脑编程技巧与维护. 2006(11)
[6]嵌入式Linux设备驱动程序开发[J]. 董志国,李式巨. 计算机工程与设计. 2006(20)
[7]频谱分析仪的原理和发展[J]. 班万荣. 现代电子技术. 2005(07)
[8]自适应软件初探[J]. 王千祥,申峻嵘,梅宏. 计算机科学. 2004(10)
博士论文
[1]宽带信号频谱分析关键技术研究及系统实现[D]. 郭连平.电子科技大学 2015
[2]宽带多制式无线通信信号解调测试算法研究[D]. 阎啸.电子科技大学 2010
硕士论文
[1]矢量调制信号误差分析技术研究[D]. 刘军军.哈尔滨工业大学 2015
[2]宽带矢量信号分析技术研究与实现[D]. 梁婷婷.哈尔滨工业大学 2015
[3]基于ZYNQ的软件无线电平台设计与实现[D]. 丁鹏仁.北京邮电大学 2015
[4]基于Zynq平台的伺服机器人设计[D]. 周荟景.重庆大学 2014
[5]傅里叶频谱分析仪的算法设计与实现[D]. 李飞.电子科技大学 2013
[6]宽带信号分析仪软件设计与实现[D]. 张照康.电子科技大学 2014
[7]无线远程数据采集系统软件设计与实现[D]. 尹嘉鹏.大连理工大学 2013
[8]基于嵌入式系统的频谱分析仪软件设计与实现[D]. 张晶.电子科技大学 2013
[9]基于嵌入式Linux驱动程序的研究与设计[D]. 曹颖鹏.西安电子科技大学 2010
[10]嵌入式Linux内核解析[D]. 杜传业.河北工业大学 2007
本文编号：3174539
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