专业实训论文-基于verilog的数字下变频实现

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1、基于Verilog的数字下变频实现摘要在软件无线电接收机的设计中，如果经过混频后得到的中频信号比原始信号的频率低，那么此种混频方式叫做下变频（DownConverterorDC）。数字下变频的目的是经过数字混频将A/D转换输出的中频信号搬移到基带，然后再通过抽取，完成信道提取任务。数字下变频（DigitalDownConverterorDDC）是软件无线电的核心技术之一。关键词：数字下变频;抽取;FPGA;VerilogHDLAbstractInsoftwareradioreceiverdesign,theintermediatefrequencys

2、ignallowthantheoriginalfrequencysignalafterfrequencymixing,thisfrequencymixingwayDownunderConverteralwayscalledDC.ThepurposeoftheDDCismovedintermediatefrequencysignalwhichistheoutputofADCconversiontothebasebandbydigitalfrequencymixing,thenextractingandcompletingthechannelextrac

3、tiontask.DDCisthemaintechnologyofsoftwareradio.Keywords:DDC;Decimation;FPGA;VerilogHDL目录摘要1Abstract1第一章前言31.1软件无线电概述31.2数字下变频概况41.3数字下变频的实现41.4FPGA在数字下变频领域的应用5第二章数字下变频原理【1】52.1接收链路52.2数字前端的结构72.3数字下变频的基本原理7第三章数字下变频的FPGA实现93.1设计环境介绍93.2数字下变频的FPGA实现93.2.1配置DCM的IP核93.2.2配置DDS的IP核1

4、13.2.3配置ComplexMultiplier的IP核123.2.4例化上述IP完成顶层设计143.3对整个工程进行综合16参考文献16第一章前言1.1软件无线电概述软件无线电（softwareradio）是指在一个开放的公共硬件平台上利用不同可编程的软件方法实现所需要的无线电系统，简称SWR。软件无线电的基本思想是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托，通过软件编程来实现无线电台的各种功能，从基于硬件、面向用途的电台设计方法中解放出来。目前由于ADC转换器件还不能直接采样射频信号，因此部分信道化处理必须在模拟域实现，因此前端由数字前端和模拟前

5、端（AFE）两部分组成，且模拟前端更靠近天线端,如图1-1，图1-2。前端基带处理模拟信号数字信号图1-1前端在接收机中的位置1、速率转换2、数字滤波3、数字下变频1、射频放大2、模拟滤波3、模拟下变频数字领域模拟领域模拟前端AFE基带处理数字前端DEF前端图1-2数字前端和模拟前端为了实现软件无线电思想，ADC转换器应该尽可能地靠近天线，从而最大限度地减少AFE，将更多的信道化处理移入DFE。1.2数字下变频概况软件无线电是一种以现代通信理论为基础，以数字信号处理为核心，以微电子技术为支撑的新的无线通信体系结构，目前以通用的可编程逻辑器件或数字信号

6、处理器构建硬件平台，是当前移动通信领域的研究热点之一。而数字下变频技术作为软件无线电数字接收机的主要技术之一，也成为热点研究课题。下变频的目的是为了降低信号的载波频率或是直接去除载波频率得到基带信号。而对于数字下变频而言，是通过下变频直接得到所需要的数字基带信号。1.3数字下变频的实现现在数字下变频的方法主要有三种：软件实现，专用硬件芯片，FPGA实现。用软件方式实现下变频时，由于数字下变频数据流速率始终是输入信号的采样频率，而软件无线电ADC的采样频率很高，用这种方法实现下变频时，对DSP的要求较高，至少要比ADC采样速率大一到二个数量级，因此，仅

7、适用于变频比不大或带宽不大的特殊应用场合，不能很好满足软件无线电宽带、开放的要求。数字下变频专门硬件芯片功能强大，能够比较好的实现所需要的功能，但是缺点是成本较高，缺乏灵活性，如中频跟踪、抽取比大小、子频带带宽等参数无法灵活选择。由于下变频器的工作过程不是非常复杂，可以很方便的利用FPGA技术来实现。FPGA的设计和修改非常灵活，其灵活性和方便性与软件相差无几。同时，FPGA是高速可配置的逻辑电路，其物理和逻辑的布局布线是为状态机和顺序逻辑快速实现而设计的，单片集成度己达百万门以上，可用于复杂的数字信号处理，如卷积、相关和滤波。应用FPGA实现数字下

8、变频，可以根据不同的系统要求，采用不同的结构来完成相应的功能，具有很大的灵活性，便于进行系统的功能扩充和升级