TD-LTE基站中数字中频系统的设计及FPGA实现

发布时间：2017-05-06 20:06

  本文关键词：TD-LTE基站中数字中频系统的设计及FPGA实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着LTE多频多模时代的到来及分布式基站的大量覆盖，加速了软件无线电(SDR)等新兴技术的发展。由于软件无线电普遍采用中频数字化方案，数字中频成为其核心技术之一。数字中频是相对于基带信号和射频信号而言，它作为射频拉远单元(RRU)的一部分是连接射频信号和基带处理单元(BBU)的关键。数字中频技术主要包括数字上变频(DUC)和数字下变频(DDC)。DDC是将数字化后的高速中频信号转换为低速的基带信号，以方便BBU中的信道解调，其主要功能模块包括正交混频和抽取滤波。DUC正好相反，，其主要作用是提高基带信号的分辨率，以降低D/A转换的量化误差和对模拟滤波器的要求。DUC主要功能模块包括插值滤波和削峰。数字中频技术的重要性在于保证过渡过程中信号的时频域特性不变。 本文在对数字中频相关的理论知识进行分析的基础上，完成了基于FPGA的数字中频系统的设计，在FPGA中实现数字上、下变频算法设计及对中频模拟部分和基带处理单元的接口设计。在数字下变频模块中，分别对正交混频电路、CIC抽取滤波、半带抽取滤波及FIR滤波做出了分析和设计；在数字上变频模块中，分别对零中频技术、半带插值滤波、削峰技术做出了分析和设计；在接口部分，分别对FPGA与ADC/DAC接口、CPRI协议和SERDES接口做出了分析和设计。此外，本文还介绍了系统的硬件设计，包括器件选型和电源方案。 最后，本文在对核心模块进行的仿真验证的基础上对硬件实现做出描述，并以单一信号对系统的上行链路及下行链路的数据通路进行了测试，验证了系统设计的可行性。
【关键词】：数字中频 数字上变频 数字下变频 FPGA
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5;TN791
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-12
• 1.1 课题研究背景9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 论文内容组织与安排11-12
• 第2章 相关知识介绍12-25
• 2.1 数字正交理论12-13
• 2.2 带通采样定律13-15
• 2.3 抽取与内插15-18
• 2.3.1 抽取15-17
• 2.3.2 内插17-18
• 2.4 数字中频中常用滤波器18-21
• 2.4.1 CIC 滤波器18-20
• 2.4.2 半带滤波器20-21
• 2.5 CPRI 协议简述21-23
• 2.6 SERDES 技术23-24
• 2.7 本章小结24-25
• 第3章 系统设计25-29
• 3.1 总体设计要求25
• 3.2 总体设计方案25-28
• 3.2.1 DDC 设计方案26-27
• 3.2.2 DUC 设计方案27-28
• 3.3 本章小结28-29
• 第4章 数字中频硬件设计29-40
• 4.1 中频及采样频率选取29-30
• 4.2 ADC 选取30-31
• 4.3 DAC 选取31-32
• 4.4 时钟设计32-37
• 4.4.1 时钟抖动与 ADC 性能32-33
• 4.4.2 时钟方案的设计33-35
• 4.4.3 时钟芯片选取及同步设计35-37
• 4.5 电源设计37-38
• 4.6 FPGA 选型38-39
• 4.7 本章小结39-40
• 第5章 系统的 FPGA 实现40-61
• 5.1 FPGA 相关开发工具40-41
• 5.2 接口的 FPGA 实现41-48
• 5.2.1 FPGA 与 ADC 数据接口41-43
• 5.2.2 FPGA 与 DAC 数据接口43-44
• 5.2.3 SPI 总线接口44-45
• 5.2.4 CPRI 接口45-47
• 5.2.5 SERDES 接口47-48
• 5.3 中频算法的 FPGA 设计48-56
• 5.3.1 DDC 模块设计48-52
• 5.3.2 DUC 模块设计52-56
• 5.4 控制逻辑的 FPGA 设计56-59
• 5.5 本章小结59-61
• 第6章 系统实现及测试61-67
• 6.1 系统硬件实现61-62
• 6.2 系统测试62-66
• 6.2.1 系统测试方法62-63
• 6.2.2 系统测试过程63-66
• 6.3 本章小结66-67
• 第7章 总结和展望67-69
• 7.1 本文总结67
• 7.2 课题展望67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-73
• 附录 1 攻读硕士学位期间发表的论文73-74
• 附录 2 攻读硕士学位期间参加的科研项目74-75
• 详细摘要75-80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 郑雪峰,曾涛,朱仕银;基于Hilbert变换的中频采样技术及其硬件实现[J];北京理工大学学报;2004年01期

2 田园;吴长奇;牛晓斋;;低信噪比高动态信号的载波同步研究[J];电子测量技术;2009年05期

3 陈剑平;常青;赵菲;;基于SOPC的三维坐标转换[J];信息化研究;2010年09期

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5 陈建军;;基于FPGA的多通道CIC滤波器设计[J];声学技术;2012年06期

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本文编号：349046