短距离无线通信中可编程调制解调基带收发机的电路设计

发布时间：2017-04-29 20:14

  本文关键词：短距离无线通信中可编程调制解调基带收发机的电路设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无线通信的迅猛发展对集成电路的设计和制造技术提出了更高的要求,同时短距离无线通信贴近人们的生活,构建一个灵活多变的短距离无线通信基带系统具有重要的现实意义。论文基于短距离无线通信的应用场景,提出并设计了一种调制解调模式可编程改变的数字基带收发电路。论文分析了短距离无线通信的发展背景及现状,根据软件无线电的思想,确定了论文设计的基带电路实现方案包括的调制解调模式有：频移键控/高斯频移键控(FSK/GFSK)、最小频移键控(MSK)、二进制差分相移键控(2DPSK)和正交差分相移键控(QDPSK),同时电路实现的传输码率在1.2kbps-307.2kbps间可编程改变。在此基础上,本文给出了可兼容上述几种调制解调模式的基带电路的具体架构,并对其关键电路完成优化设计及算法仿真。其中关键电路包括数据处理电路,直接数字频率合成电路,数字下变频电路,差分解调电路以及同步电路。电路的算法仿真结果表明,论文给出的改进同步电路在接收误码率为10-3时对信噪比的要求降低了0.4dB。根据系统算法的优化设计和电路的整体架构,同时综合考虑电路的实现复杂度和系统性能,完成了可编程调制解调数字基带收发电路的RTL设计与仿真。论文对RTL电路综合仿真结果表明,系统在不明显增加消耗电路资源的情况下,可实现多种调制解调模式的可编程改变。论文通过搭建基带收发电路的FPGA验证平台,完成了对系统功能和时序的FPGA验证及系统性能的FPGA测试。验证结果表明,在测试的码率下对所有的调制解调模式均可以实现数据的正常发送和接收。测试结果表明,设计的可编程调制解调系统在最差情况下,调制信号的均方根误差都在3%以内,在信噪比为12dB时接收机误码率都在0.1%以内,满足设计要求。
【关键词】：短距离无线通信 可编程调制解调 基带收发电路 FSK/GFSK MSK 2DPSK QDPSK
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN859
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题背景8-9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.2.1 基于软件无线电的无线通信系统10
• 1.2.2 短距离无线通信中调制解调技术10-11
• 1.3 论文的研究目标和主要内容11-12
• 1.4 本文组织结构12-14
• 第二章 基带收发机系统分析14-26
• 2.1 基带收发系统的数据处理14-17
• 2.1.1 基带收发系统的帧格式14-15
• 2.1.2 CRC校验原理及实现15-16
• 2.1.3 数据白化原理16-17
• 2.2 基带收发系统的调制技术分析17-21
• 2.2.1 FSK/GFSK调制原理与实现方案17-18
• 2.2.2 MSK调制原理与实现方案18-19
• 2.2.3 2DPSK调制原理与实现方案19-20
• 2.2.4 QDPSK调制原理与实现方案20-21
• 2.3 基带收发系统的解调技术分析21-24
• 2.3.1 FSK/GFSK解调原理与实现方案21-22
• 2.3.2 MSK解调原理与实现方案22-23
• 2.3.3 2DPSK和QDPSK解调原理与实现方案23-24
• 2.4 本章小结24-26
• 第三章 基带关键电路的算法优化与设计26-42
• 3.1 基带收发系统的总体结构26
• 3.2 基带收发系统可编程调制电路的设计26-33
• 3.2.1 数据处理单元电路27-29
• 3.2.2 基于频率合成的相位累加电路29-30
• 3.2.3 CORDIC算法分析与设计30-32
• 3.2.4 加载波电路32-33
• 3.3 数字下变频电路设计33-36
• 3.3.1 抑制镜像干扰原理分析33-35
• 3.3.2 改进的数字下变频电路35-36
• 3.4 基带收发系统可编程解调电路的设计36-37
• 3.4.1 信号相位值求解电路36-37
• 3.4.2 相位值差分和解调判决电路37
• 3.5 基带收发系统中同步电路的设计37-40
• 3.5.1 基带系统中位同步的分析与实现38-39
• 3.5.3 基带系统中帧同步的分析与实现39-40
• 3.6 本章小结40-42
• 第四章 基带系统关键电路的RTL设计与仿真42-56
• 4.1 基带收发系统的可编程调制电路的RTL设计42-47
• 4.1.1 数据处理电路的RTL设计42-43
• 4.1.2 相位累加电路的RTL设计43-44
• 4.1.3 CORDIC算法电路的RTL设计44-46
• 4.1.4 可编程调制电路的RTL仿真46-47
• 4.2 基带收发系统中数字下变频电路的设计47-50
• 4.2.1 BOOTH算法乘法器电路的RTL设计47-49
• 4.2.2 低通滤波器的RTL设计49
• 4.2.3 数字下变频电路的RTL仿真49-50
• 4.3 基带收发系统的可编程解调电路的RTL设计50-52
• 4.3.1 相位角求解电路的RTL设计50
• 4.3.2 相位角差分及调整电路的RTL设计50-51
• 4.3.3 可编程解调电路的RTL仿真51-52
• 4.4 基带收发系统中同步电路的RTL设计52-55
• 4.4.1 位同步电路的RTL设计53-54
• 4.4.2 帧同步电路的RTL设计54-55
• 4.4.3 同步电路的RTL仿真55
• 4.5 本章小结55-56
• 第五章 基带电路系统的FPGA验证与测试56-66
• 5.1 基带系统的FPGA验证平台设计56-57
• 5.2 基带系统的FPGA验证57-60
• 5.2.1 基带系统的FPGA验证结果与分析57-59
• 5.2.2 基带系统的FPGA综合结果与分析59-60
• 5.3 基带收发机系统FPGA性能测试60-64
• 5.4 本章小结64-66
• 第六章 总结和展望66-68
• 6.1 总结66
• 6.2 展望66-68
• 致谢68-70
• 参考文献70-74
• 作者简介74

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