基于SoC的通信信号分析仪硬件设计与实现

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA专业学位硕士学位论文MASTERTHESISFORPROFESSIONALDEGREE论文题目基于SoC的通信信号分析仪硬件设计与实现专业学位类别工程硕士学号201522190401作者姓名郑重指导教师秦开宇教授分类号密级注1UDC学位论文基于SoC的通信信号分析仪硬件设计与实现（题名和副题名）郑重（作者姓名）指导教师秦开宇教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称控制

2、工程提交论文日期2018.3.1论文答辩日期2018.5.23学位授予单位和日期电子科技大学2018年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号DesignandImplementationofHardwareBasedonSoCCommunicationSignalAnalyzerAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaDiscipline:MasterofEngineeringAuthor:Zhe

3、ngZhongSupervisor:Prof.KaiyuQinSchool:SchoolofAeronauticsandAstronauticsＩ独创性声明Ｉ本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研宄成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方，也不包含为外，论文巾不齡其他人Ｂ经録顧写通概腿获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与Ｈ我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均已在论文中作了明确的ｉ細并表示谢意。作者签名：务日期年月》／日，ｉ■

4、｜Ｉ论文使用授权Ｉ本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文，的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘Ｈ允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描雜制報肺、汇编学位论文。Ｉ）（保密的学位论文在解密后应遵守雌定」〇：：导师签名■作者签名ｊｐｉ＿日期：挪年上月ｖ曰■Ｉ摘要摘要宽带通信信号分析仪是无线通信、遥感遥测等系统中需要用到的重要测试仪器，以软件无线电相

5、关技术为基础，其实现的主要功能包括频谱分析、矢量信号分析等。本文以基于SoC通信信号分析仪为项目基础，对通信信号分析仪硬件进行了全新的研究和设计，平台采用新型片上系统“FPGA+ARM”架构，不仅体积和功耗小而且实时性强，采用信道化的频谱分析等技术，使得信号分析仪在较宽的频带下也能获得高分辨率的频谱，所以，本文研究的基于SoC的通信信号分析仪具有重要的理论和应用价值。本文首先对用到的国内外技术加以说明，并讨论了未来在这一领域的发展趋势，再结合具体的项目需求，确定了本设计中需要实现的最终目标。接着对通信信号分析系统进行概述，并对

6、分析仪硬件总体方案的设计和技术指标进行说明，分几部分功能对各子模块的设计和关键技术进行概括性介绍，包括方案中涉及到的：数据采集板硬件电路、中频信号预处理，信道化频谱分析等。然后对各模块用到的的理论技术以及在片内系统的实现过程进行了详细的分析论述。具体来说，①结合采样定理和项目需求，确定数据采集板部分技术指标，并完成原理图的绘制，分电源、时钟以及数据电路几部分加以说明。接着完成数据采集和中频信号预处理部分逻辑设计并在SoC平台加以实现。②结合多相DFT结构，提出了基于多相DFT结构的信道化信号分析方法，并进行仿真验证，仿真结果符

7、合预期要求，说明了多相DFT结构信道化频谱分析的正确性。接着将其在硬件平台上完成逻辑设计，采集经过信道化之后的输出数据做出更高频率分辨率的频谱图，说明了基于多相DFT结构的信道化过程对频谱分析的优势所在。③由于本设计的硬件平台是基于片上系统SoC，所以信号分析仪内部数据的传输需要满足AXI传输协议等相关技术，为实现高吞吐量的数据传输设计中创造性的提出采用三个AXIInterconnect互联矩阵并搭配两个AXI_HP和一个AXI_GP口的设计方法，优化了整个数据传输系统，并保证了信号分析的实时性。④对各功能模块进行测试分析并给

8、出结果，包括数据采集、中频信号预处理、信道化频谱分析、Zynq内部数据交互、USB3.0数据传输等。通过对基于SoC通信信号分析仪硬件系统及其内部逻辑的调试和验证，各模块均能正常工作，测试结果基本满足预期要求。关键词：多相DFT，SoC，AXI传输协议，信道化分解IABSTR