基于fpga和matlab的qpsk调制解调硕士学位论文

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要FPGA由于其具有逻辑单元丰富、集成度高以及可灵活配置等诸多优点，而被广泛应用于算法实现以及产品原型验证之中。特别在通信领域，FPGA得到了越来越广的应用。在未来无线通信系统中，软件无线电技术将充分发挥其优越性，必将得到人们越来越多的关注。本课题将以基于FPGA的软件无线电硬件平台，结合软件无线电技术设计实现全数字QPSK调制解调系统。本文首先介绍了QPSK调制解调系统的基本原理，系统主要包括QPSK调制，Costas载波同步环，Gardner位同步环，自适应AGC。并对每个模块做了简单的介绍。然后对每个模块进行理论研究与分析，并进行MATLAB

2、仿真，得到其中一些设计参数。由于整个系统，同步技术占有重要位置，为了突出其重要性，我们对载波同步和位同步进行了详细的理论分析。最后提出了系统的FPGA设计方案。整个系统以ISE10.1为软件开发平台，通过verilogHDL和xilinx公司的ip核进行设计与实现，并对每个模块进行了modelsim仿真，仿真包括功能仿真与时序仿真。最后将设计完的解调模块下载到Spartan3AN1400的软件无线电开发平台上进行测试，发送信号则通过E4438C产生，测试不同噪声，频偏，时偏的情况下，系统的工作情况。并采用chipscope进行实时观察，获得硬件测试结果。关键词：FPGA，软件无

3、线电，QPSK，Costas，Gardner，自适应AGC，ISE19南京航空航天大学硕士学位论文ABSTRACTFPGA由于其具有逻辑单元丰富、集成度高以及可灵活配置等诸多优点，而被广泛应用于算法实现以及产品原型验证之中。特别在通信领域，FPGA得到了越来越广的应用。在未来无线通信系统中，软件无线电技术将充分发挥其优越性，必将得到人们越来越多的关注。本课题将以基于FPGA的软件无线电硬件平台，结合软件无线电技术设计实现全数字QPSK调制解调系统。本文首先介绍了QPSK调制解调系统的基本原理，系统主要包括QPSK调制，Costas载波同步环，Gardner位同步环，自适应AGC

4、。并对每个模块做了简单的介绍。然后对每个模块进行理论研究与分析，并进行MATLAB仿真，得到其中一些设计参数。由于整个系统，同步技术占有重要位置，为了突出其重要性，我们对载波同步和位同步进行了详细的理论分析。最后提出了系统的FPGA设计方案。整个系统以ISE10.1为软件开发平台，通过verilogHDL和xilinx公司的ip核进行设计与实现，并对每个模块进行了modelsim仿真，仿真包括功能仿真与时序仿真。最后将设计完的解调模块下载到Spartan3AN1400的软件无线电开发平台上进行测试，发送信号则通过E4438C产生，测试不同噪声，频偏，时偏的情况下，系统的工作情况

5、。并采用chipscope进行实时观察，获得硬件测试结果。.19南京航空航天大学硕士学位论文Keywords:19南京航空航天大学硕士学位论文19南京航空航天大学硕士学位论文第一章绪论1.1课题研究背景与研究意义1.1.1软件无线电的研究随着通信技术的发展，基于模拟电路的通信系统已经无法满足日益高涨的通信需求。基于数字电路的通信系统逐渐显示出其强大的功能。软件无线电就是数字化的通信系统的典范。软件无线电包含三层含义：一是“全数字化”，将宽带A/D和D/A向射频端靠近，由将频谱由基带移到中频；将基带、中频甚至射频数字化；不仅接收机数字化，发射机也要数字化。二是把硬件作为无线电通信

6、的基本平台，而尽可能多的通信功能用软件来实现，通信体制由软件定义。三是软件无线电不仅仅是一种实现方法，更代表了一种新型的体制和开放的、可扩展的、模块化的软硬件平台体系结构，实现多频段、多模式、多业务、多个性。软件无线电的最初研究是从美军的Speakeasy多频段多模式电台开始的，其思想很快被应用于民用移动通信，之后软件无线电的概念己远远超出了无线通信，而是适应于整个广义的通信领域。软件无线电这一新概念一经提出，就得到了全世界无线电领域的广泛关注。由于软件无线电所具有的灵活性、开放性等特点，使其不仅在军、民无线通信中获得了应用，而且将在其他领域例如电子战、雷达、信息化家电等领域得

7、到推广。目前软件无线电更多的是以一种概念和猜想的形式出现的，具体的定义和体系结构尚无定论，而软件无线电作为未来通信乃至未来无线电技术的发展方向，对其研究是极具实际意义的。1.1.2全数字调制解调技术简介调制技术是通信系统的关键技术，调制解调效果的关系着通信系统的性能，所以要根据不同的通信信道的特性选择合适的调制方式，并采取合理的算法实现。数字信号调制是把基带数字信号变换为频带数字信号的过程，数字信号的调制端备包括纠错编码和调制模块，其基本结构如下所示。图1.1数字调制系统框图系统首先将模拟信