基于FPGA的软件无线电通信平台的设计与实现

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1、摘要软件无线电技术作为一种新的通信技术，其基本思想是构造一个通用硬件平台，使宽带A／D，D／A尽量靠近天线，在数字域完成信号处理，通过选用不同软件模块即可实现不同的通信功能，这样大大缩短了电台的研发周期。该技术在通信(尤其是在移动通信)领域有着迫切的需求和广阔的应用前景。本文阐述了软件无线电的基础理论，对信号采样理论、多速率信号处理技术、高效数字滤波器、数字正交变换理论进行了分析和研究。从目前器件发展水平和实验研究条件出发，设计了一个基于FPGA的软件无线电通信平台。设计采用了中频数字化处理的硬件平台结构，选用Al

2、teraCyclone系列FPGA作为信号处理和总体控制配置的核心，并结合专用通信芯片，数字上变频器AD9856和数字下变频器AD6654来实现该平台。采用VHDL和VerilogHDL语言对时分复用模块、信道编解码模块、调制解调模块等进行了模块化设计，并对电路板设计过程中系统的配置和控制、无源滤波器设计、阻抗匹配电路设计等问题进行了详细的讨论，最后对印制电路板进行测试和调试，获得了预期的效果。本文给出的设计方案，大大简化了数字通信系统的硬件设备，具有较强的通用性和灵活性，通过修改系统参数和配置程序，即可适应不同的

3、通信模式和信道状况，充分体现了软件无线电的优势。该平台不仅仅能应用在通信设备上，在许多系统验证平台、测试设备中均可应用，颇具实用价值。关键词：软件无线电时分复用信道编解码正交调制数字上／下变频ABSTRACTAsanewcommunicationstechnology，softwareradio’SbasicIdeaIStoconstructacommonhardwareplatform，makethebroadbandA／D，D／Aclosetoantennaaspossible，andcompletesigna

4、lprocessinginthedigitaldomain．Itcanachievedifferentcommunicationsfunctionsbyselectingdifferentsoftwaremodules，SOitcangreatlyshortenthedesigningcycleoftheradio．Thereareurgentneedsinthecommunicationareas(especiallyinmobilecommunications)andithasbroadprospects．Th

5、ispaperdiscussedthesignalsamplingtheory，multi—ratesignalprocessingtechnology，efficientdigitalfilter,anddigitalorthogonaltheory．Withthecurrentdevelopmentlevelandtheexperimentalconditions，thispaperdiscussedasoftwareplatformforradiocommunicationbasedonFPGA．Itused

6、adigitalIFprocessinghardwareplatformstructure，choseAlteraCycloneseriesofFPGAassignalprocessingandoverallcontrollingcore，combinedwithdedicatedcommunicationschips．digitalup-converterAD9856anddigitaldown—converterAD6654．ItusedVHDLandVerilogHDLlanguageasaprogrammi

7、nglanguageformodulardesign，anddesignedalotofusefulcommunicationmodule，suchasTDMAmodule，channelcodecmodule，modemmodule．Italsodiscussedtheactualcircuitboarddesign，systemconfigurationandControl，passivefilterdesign，impedancematchingcircuitdesignindetail．Italsocomp

8、eletedthecircuitboardtotestanddebug，andachievedthedesiredresults．Thisdesigncangreatlysimplifythedigitalcommunicationsystem’Shardwaredevices，andimproveitsversatilityandflexibility．T