毕业论文 基于fpga的ddc的设计与实现.doc
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毕业论文 基于fpga的ddc的设计与实现,目录摘要iabstractii第一章绪论11.1 软件无线电概述11.1.1 无线通信国内外发展现状11.1.2 软件无线电概念的提出21.2 数字下变频技术的应用与发展31.2.1 数字下变频技术的应用及发展31.2.2 fpga在数字下变频领域的应用31.3本论文的内容安排4第二章数字下变频技术理论基础52.1 数...
内容介绍
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目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第一章 绪论 1
1.1 软件无线电概述 1
1.1.1 无线通信国内外发展现状 1
1.1.2 软件无线电概念的提出 2
1.2 数字下变频技术的应用与发展 3
1.2.1 数字下变频技术的应用及发展 3
1.2.2 FPGA在数字下变频领域的应用 3
1.3本论文的内容安排 4
第二章 数字下变频技术理论基础 5
2.1 数字下变频理论概述 5
2.1.1 数字混频正交变换理论 5
2.1.2 数字下变频原理 7
2.1.3 影响数字下变频器性能的主要因素 7
2.2 多速率数字信号处理 8
2.1.1 整数倍抽取和内插 8
2.3 高效数字滤波 10
2.3.1 积分梳状滤波器基本理论 10
2.3.2 半带滤波器的基本理论 12
2.4 数控振荡器NCO中采用的CORDIC算法 13
第三章 数字下变频器的设计 16
3.1 基于FPGA的数字下变频设计原理 16
3.1.1 数控振荡器NCO的设计 16
3.1.2 CIC抽取滤波器的设计 18
3.1.3 HB滤波器的设计 20
3.1.4 FIR整形滤波器的设计 20
第四章 数字下变频器各部分的仿真实现 22
4.1 NCO的FPGA仿真结果 22
4.2 五级级联CIC抽取滤波器FPGA的仿真结果 22
4.3 半带滤波器的FPGA仿真结果 23
4.4 FIR整形滤波器FPGA仿真结果 23
结 论 25
参考文献 26
致 谢 36
附 录 28
摘 要
软件无线电的核心思想是在通用的硬件平台上加载不同的通信软件，以实现不同通信方式之间的转换。这种全新的设计理念使通信中的硬件设备可以适应各种不同的通信方式，本文研究的项目是基于FPGA的软件无线电中数字下变频，文中给出了一种基于FPGA的数字下变频器的系统设计方案，并用Quartus II进行仿真并验证了设计的可行性。
本文首先简要介绍了软件无线电的基本结构，认真分析了其关键技术¬——数字下变频的各个部分和功能原理。然后分别对各功能模块进行设计，包括数控振荡器NCO的设计、数字信号抽取滤波器(CIC积分梳状滤波器、HB半带滤波器)的设计、FIR整形滤波器的设计、SCIC内插滤波器的设计。在此基础上，用VHDL语言进行描述，通过Quartus II平台进行编译，得到正确的仿真结果，以验证FPGA设计的可行性。本文在深入学习软件无线电理论基础、数字信号处理的相关等相关知识的基础上，分析研究了基于FPGA的软件无线电数字下变频技术实现方法，设计实现的主要工作是设定整体系统方案、进行模块划分和接口定义：对各个设计中主要的相关算法进行分析比较，确定模块的实现方式。由于系统的复杂性、时间和个人精力等因素，本文完成了模块的逻辑设计及仿真验证，系统总体的整合、仿真验证还未彻底完成。但是已经得到验证结果表明，此次的设计结构和思想是正确的，本人下一步需要做的工作就是完成系统整体的仿真和验证，并将其功能加以完善。
关键词：软件无线电；数字下变频器；FPGA；VHDL
Abstract
The core idea of software radio is in the general hardware platform of communi- cation software, loaded with different ways of communication between the conversion. This new design make different communication hardware equipment different comm- unication, this discusses project is an FPGA-based system of UUC and UDC in the software radio.The paper put up a method of digital converter system design based on FPGA and research, and then simulation by Quartus II and proved the feasibility of the design.
Firstly,this article briefly introduces the basic structure of software radio, and an- alyzes in detail its key technology—digital frequency parts of the functions and pri- nciples. Then separetely design function module,including the NCO’s design, digital signal decimation filter(CIC integral comb filter、HB half band filter)design,FIR plastic filter’s design,SCIC interpolation filter’s design.At last, on this basis, with VHDL language description and through the Quartus II platform to get the right simulation results,and verify the feasibility of the FPGA design.The research of the theoretical knowledge of software radio and digital signaiprocessing has been finished．The emphases is analyzing the measure of using FPGAto implement DDC，framing system scheme and parting modules and defininginterface signals．The arithmetic which are used in the design ale compared wim eachothers in order to ascertain the efficient methods．For the complexityof the design and the short of time，the system simnlation has not been finishedcompletely．However,the verification results show that the structure and the idea ofthedesign ale correct．Then the following work is to refine the design and finish thesystem simulation and verification．
Keywords:Software radio；DDC；FPGA；VHDL
摘 要 I
ABSTRACT II
第一章 绪论 1
1.1 软件无线电概述 1
1.1.1 无线通信国内外发展现状 1
1.1.2 软件无线电概念的提出 2
1.2 数字下变频技术的应用与发展 3
1.2.1 数字下变频技术的应用及发展 3
1.2.2 FPGA在数字下变频领域的应用 3
1.3本论文的内容安排 4
第二章 数字下变频技术理论基础 5
2.1 数字下变频理论概述 5
2.1.1 数字混频正交变换理论 5
2.1.2 数字下变频原理 7
2.1.3 影响数字下变频器性能的主要因素 7
2.2 多速率数字信号处理 8
2.1.1 整数倍抽取和内插 8
2.3 高效数字滤波 10
2.3.1 积分梳状滤波器基本理论 10
2.3.2 半带滤波器的基本理论 12
2.4 数控振荡器NCO中采用的CORDIC算法 13
第三章 数字下变频器的设计 16
3.1 基于FPGA的数字下变频设计原理 16
3.1.1 数控振荡器NCO的设计 16
3.1.2 CIC抽取滤波器的设计 18
3.1.3 HB滤波器的设计 20
3.1.4 FIR整形滤波器的设计 20
第四章 数字下变频器各部分的仿真实现 22
4.1 NCO的FPGA仿真结果 22
4.2 五级级联CIC抽取滤波器FPGA的仿真结果 22
4.3 半带滤波器的FPGA仿真结果 23
4.4 FIR整形滤波器FPGA仿真结果 23
结 论 25
参考文献 26
致 谢 36
附 录 28
摘 要
软件无线电的核心思想是在通用的硬件平台上加载不同的通信软件，以实现不同通信方式之间的转换。这种全新的设计理念使通信中的硬件设备可以适应各种不同的通信方式，本文研究的项目是基于FPGA的软件无线电中数字下变频，文中给出了一种基于FPGA的数字下变频器的系统设计方案，并用Quartus II进行仿真并验证了设计的可行性。
本文首先简要介绍了软件无线电的基本结构，认真分析了其关键技术¬——数字下变频的各个部分和功能原理。然后分别对各功能模块进行设计，包括数控振荡器NCO的设计、数字信号抽取滤波器(CIC积分梳状滤波器、HB半带滤波器)的设计、FIR整形滤波器的设计、SCIC内插滤波器的设计。在此基础上，用VHDL语言进行描述，通过Quartus II平台进行编译，得到正确的仿真结果，以验证FPGA设计的可行性。本文在深入学习软件无线电理论基础、数字信号处理的相关等相关知识的基础上，分析研究了基于FPGA的软件无线电数字下变频技术实现方法，设计实现的主要工作是设定整体系统方案、进行模块划分和接口定义：对各个设计中主要的相关算法进行分析比较，确定模块的实现方式。由于系统的复杂性、时间和个人精力等因素，本文完成了模块的逻辑设计及仿真验证，系统总体的整合、仿真验证还未彻底完成。但是已经得到验证结果表明，此次的设计结构和思想是正确的，本人下一步需要做的工作就是完成系统整体的仿真和验证，并将其功能加以完善。
关键词：软件无线电；数字下变频器；FPGA；VHDL
Abstract
The core idea of software radio is in the general hardware platform of communi- cation software, loaded with different ways of communication between the conversion. This new design make different communication hardware equipment different comm- unication, this discusses project is an FPGA-based system of UUC and UDC in the software radio.The paper put up a method of digital converter system design based on FPGA and research, and then simulation by Quartus II and proved the feasibility of the design.
Firstly,this article briefly introduces the basic structure of software radio, and an- alyzes in detail its key technology—digital frequency parts of the functions and pri- nciples. Then separetely design function module,including the NCO’s design, digital signal decimation filter(CIC integral comb filter、HB half band filter)design,FIR plastic filter’s design,SCIC interpolation filter’s design.At last, on this basis, with VHDL language description and through the Quartus II platform to get the right simulation results,and verify the feasibility of the FPGA design.The research of the theoretical knowledge of software radio and digital signaiprocessing has been finished．The emphases is analyzing the measure of using FPGAto implement DDC，framing system scheme and parting modules and defininginterface signals．The arithmetic which are used in the design ale compared wim eachothers in order to ascertain the efficient methods．For the complexityof the design and the short of time，the system simnlation has not been finishedcompletely．However,the verification results show that the structure and the idea ofthedesign ale correct．Then the following work is to refine the design and finish thesystem simulation and verification．
Keywords:Software radio；DDC；FPGA；VHDL
