宽带电台多速率调制解调器研发

发布时间：2020-06-13 00:33

【摘要】：近年来,无线通信持续发展,其应用越来越广泛,无线通信系统的各方面性能也越来越受到人们重视,其不仅要满足低时延、抗干扰等特点,又要实现多速率传输。宽带电台作为一个有效的沟通工具,在无线通信中起着举足轻重的作用。因此本文主要依据无线信道处理技术,对宽带电台系统中多速率调制解调器进行设计与实现,其中物理层负责无线数据传输,采用单载波频域均衡、Turbo码以及直扩技术,构成适应不同长度和不同信道质量的多速率传输帧。首先,对宽带电台系统中数据处理相关的技术进行了详细的说明。直扩技术通过11位巴克码进行扩频,将频谱扩宽,增强了系统的抗干扰能力;单载波频域均衡技术能够有效的消除多径衰落产生的影响;对数据进行Turbo编码,能够有效降低由于噪声和干扰对数字信号造成的误码,Turbo码的性能接近Shannon极限,因而在无线通信领域得到了极大地应用。其次,对多速率调制解调器进行设计与仿真。根据系统功能指标,对基带物理帧进行设计,数据帧一共包括超短帧、短帧、普帧、长帧、超长帧五种类型,分别对应着不同的帧头信息与数据信息,其帧长也各不相同。对不同帧的物理层数据处理算法进行了仿真,并在仿真信道中加入了多径和高斯白噪声,验证了系统的性能,为其进一步实现奠定了基础。最后,对多速率调制解调器进行实现与测试。首先设计实现了物理层与控制层的接口模块,并进行接口测试,保证了数据传输的可靠性。通过接口模块,可以得到上层的控制信息与数据信息。对控制信息进行解析,得到相应的帧类型指示和速率指示,然后根据不同的帧结构进行组帧,对帧头部分进行扩频以及BPSK调制,根据速率指示,对数据部分进行相应码率的Turbo编码,并进行QPSK调制,接着调制信号进行上采样以及成型滤波,将基带成型信号发送出去。在接收端,对数据进行同步捕获,然后进行解扩,以获得相应的控制信息。根据控制信息,判断出接收信号的帧类型,根据不同的帧类型,将数据部分以及训练序列取出,进行频偏纠正、相偏纠正以及频域均衡,以消除信道的影响。然后进行Turbo译码,得到数据信息,接着通过接口模块将数据信息传输给上层,完成FPGA实现。最后在ZYNQ-7030和AD9361构成的系统开发平台上进行实际收发测试,验证了系统的可行性。
【图文】：

波形,开发板,芯片,多速率

第四章多速率调制解调器实现与测试主要是对多速率调制解调器进行系统硬件实现及测试。首先，介该平台的各芯片进行了简要说明。然后给出了物理层与控制层的 FPGA 结合在一起进行数据交互。接着对发送端和接收端涉及调试波形进行了详细地分析。最后，给出系统的测试方案，一步了平台的可靠性，也验证了数据处理算法的性能。平台与接口设计系统开发平台统的开发平台使用的是 Xilinx 系列的 SoC 器件 ZYNQ-7030 以及发器 AD9361，开发平台如下图 4. 1 所示。

系统结构图,系统结构

图 4. 2 Xilinx ZYNQ-7030 系统结构ZYNQ 器件拥有双端口的高速存储模块，，即 Block BRAMs，简称 BRAM都可以根据实际需求进行配置，包括位宽和数据深度。两个端口互相独立进行读写操作，如下图 4. 3 所示。其中，时钟和复位信号都是 PS 给出，代表输入信号，向右的箭头代表输出信号，传输的数据是 32 位的，地址。图 4. 3 BRAM 配置图
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN915.05

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