基于FPGA的SDR位同步算法研究与实现

发布时间：2017-08-23 00:12

  本文关键词：基于FPGA的SDR位同步算法研究与实现

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【摘要】：随着通信电子行业的快速发展,软件无线电由于其灵活性强、扩展性好等优点成为了通信领域热议的话题。其核心主要是使用一个通用的硬件平台,通过在该平台上加载具有不同功能的软件化模块来实现相应的功能。位同步作为软件无线电技术的一部分,其是否能准确的找到信号的最佳采样点,将决定整个软件无线电系统性能的好坏,从而影响到通信的质量。所以本文研究软件无线电系统下的位同步技术对无线通信有着深远的影响。本文首先介绍了软件无线的发展现状及趋势,然后阐述了位同步在软件无线电中的作用及其发展现状和趋势。接下来介绍了一些常用的位同步算法,通过比较选出了本文所使用的是基于内插的位同步算法,其中插值滤波器选用的是抛物线插值滤波器,误差检测器使用的是Gardner算法,并在分析Gardner算法的同时,又提出了一种改进型Gardner算法。在此基础上,设计出系统的总体方案,并对位同步系统的主要模块进行了相应设计。再利用Matlab工具对软件无线电的整体系统进行了仿真,并比较了系统没有位同步和有位同步时的差别,同时又比较了Gardner算法和改进型Gardner算法在系统同步时的差异。最后使用Quartus II软件对本次设计的系统进行了Verilog HDL代码编写,从而完成了位同步在FPGA中的实现,再使用软件自带的Singaltap II对编写后的系统进行了在线逻辑分析。本文所提出的改进型Gardner算法,解决了传统Gardner算法在发送相邻码元为同符号位时不能检测出定时误差值的缺点,从而加快了系统运行的效率。经过Matlab仿真验证了改进型Gardner算法在软件无线电系统中比Gardner算法恢复的速度快,进而体现出改进型Gardner算法具有很好的应用价值。
【关键词】：软件无线电 位同步 FPGA 改进型Gardner算法
【学位授予单位】：黑龙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.34;TN791
【目录】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 论文研究的背景和意义9-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 软件无线电技术的发展现状及趋势12-13
• 1.2.2 位同步技术的研究与发展现状13-15
• 1.3 本文的主要研究内容15
• 1.4 本文的组织结构15-17
• 第2章 位同步技术的相关知识17-26
• 2.1 位同步技术的分类17-18
• 2.2 位同步基本原理18-23
• 2.2.1 滤波法18-19
• 2.2.2 数字锁相法19-21
• 2.2.3 内插法21-23
• 2.3 位同步技术的性能指标23-25
• 2.3.1 相位误差23-24
• 2.3.2 同步建立时间24
• 2.3.3 同步保持时间24
• 2.3.4 同步带宽24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 基于内插法位同步技术的设计26-43
• 3.1 插值滤波器26-34
• 3.1.1 插值滤波器的原理26-29
• 3.1.2 插值滤波器的性能分析29-31
• 3.1.3 插值滤波器的选取31-32
• 3.1.4 插值滤波器的实现32-34
• 3.2 定时误差检测器34-38
• 3.2.1 Gardner算法34-37
• 3.2.2 改进型Gardner算法37-38
• 3.3 环路滤波器的设计38-39
• 3.4 NCO控制器的设计39-41
• 3.5 最佳采样点输出41
• 3.6 本章小结41-43
• 第4章 基于内插法位同步的Matlab仿真43-57
• 4.1 Matlab软件简介43-44
• 4.2 发送端的Matlab仿真44-46
• 4.2.1 信源部分44-45
• 4.2.2 调制部分45-46
• 4.3 接收端的Matlab仿真46-55
• 4.3.1 信道仿真46-47
• 4.3.2 下变频部分的仿真47-49
• 4.3.3 位同步部分的仿真49-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第5章 基于内插法位同步的FPGA实现57-65
• 5.1 系统开发环境介绍57-58
• 5.1.1 开发工具简介57
• 5.1.2 硬件语言选取57-58
• 5.1.3 测试工具介绍58
• 5.2 位同步FPGA设计及Modelsim仿真验证58-63
• 5.2.1 解调后波形存储模块59
• 5.2.2 插值滤波器模块59-60
• 5.2.3 Gardner算法检测模块60-61
• 5.2.4 环路滤波器模块61-62
• 5.2.5 系统最顶层模块62-63
• 5.3 在硬件平台上进行在测试63-64
• 5.4 本章小结64-65
• 结论65-67
• 参考文献67-73
• 致谢73-74
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文74-75
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目75-76
• 攻读硕士学位期间取得的科研成果76

【参考文献】

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1 朱毅;;软件无线电与3G终端开发[J];数字通信世界;2009年02期

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本文编号：721848