基于DQPSK基带信号处理器的设计与实现

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软件无线电(Soft Defined Radio, SDR)技术是20世纪末提出的一种设计思想,它突破了传统电台以硬件为核心的设计模式,将宽带的A/D转换器尽可能地靠近射频天线,即尽可能早地将接收到的模拟信号转化为数字信号,在最大程度上通过软件来实现通信系统的各种功能。课题正是基于这种思想,利用数字信号处理技术,实现了基带信号处理器全数字化,软件化的目标。课题基于模型的系统级设计方法,对基带信号处理器进行设计与实现,并在现有的软件无线电开发平台(Lyrtech SFF SDR)上实现语音通话功能。主要研究内容为:1.查阅相关的书籍和论文,对软件无线电和基带信号处理理论和关键技术进行分析和研究。2.着重对基带数字信号处理技术进行深入的研究,主要包括DQPSK基带调制解调、位同步、帧同步、PCM编码和基带成形技术等。3.根据系统指标要求,综合考虑各种方法的实现难易度和资源消耗度,设计各模块的实现方案。4.在Matlab/Simulink中,利用System Generator对各模块进行建模设计并仿真验证。5.由模型自动生成代码,下载到软件无线电开发平台Lyrtech SFF SDR中,通过硬件协同仿真与硬件实时仿真对基带信号处理器进行验证并完成语音通话功能。测试结果表明,课题所设计的基带信号处理器性能良好,实现了通话功能且音质良好,达到了预期的指标要求。通过对基带信号处理器的设计与实现为软件无线电工程实用化奠定了基础,为基于软件无线电思想的全数字收发机的基带信号处理部分提供了一个通用的实现结构,具有非常重要的工程意义和实用价值。由于具有可重配置功能,当需更换一种新的通信体制时,基带信号处理部分只需在本课题设计的基础上增加或减少部分模块,修改部分参数就能实现新的通信功能,适合新的通信体制,而无需更改硬件电路。
摘要第3-4页
Abstract第4页
第一章 绪论第8-12页
    1.1 研究背景第8页
    1.2 国内外研究现状第8-9页
    1.3 课题来源第9-10页
    1.4 研究目标及意义第10页
    1.5 主要研究内容及成果第10-11页
    1.6 全文内容结构安排第11-12页
第二章 基带数字信号处理关键技术第12-24页
    2.1 软件无线电体系结构分析与选择第12-14页
        2.1.1 射频全宽低通采样结构第12页
        2.1.2 射频直接带通采样结构第12-13页
        2.1.3 宽带中频带通采样结构第13页
        2.1.4 体系结构分析与选择第13-14页
    2.2 正交调制解调技术分析第14-16页
        2.2.1 数字信号的正交变换理论第14-15页
        2.2.2 调制技术分析第15页
        2.2.3 解调技术分析第15-16页
    2.3 位同步技术分析与选择第16-18页
        2.3.1 插入导频法第16-17页
        2.3.2 直接法第17-18页
        2.3.3 位同步技术选择第18页
    2.4 帧同步技术分析与选择第18-20页
        2.4.1 起止式同步法第18页
        2.4.2 连贯式插入法第18-19页
        2.4.3 间隔式插入法第19-20页
        2.4.4 帧同步技术选择第20页
    2.5 语音编码技术分析与选择第20-22页
        2.5.1 语音编码技术选择第20页
        2.5.2 PCM编码第20-21页
        2.5.3 PCM译码第21-22页
    2.6 基带成形滤波技术分析与选择第22-23页
        2.6.1 升余弦滚降滤波器第22页
        2.6.2 查询表法第22页
        2.6.3 滤波器法第22-23页
        2.6.4 基带成形滤波器技术选择第23页
    2.7 小结第23-24页
第三章 方案设计与论证第24-45页
    3.1 指标要求及总体方案设计第24-25页
        3.1.1 指标要求第24页
        3.1.2 开发环境第24页
        3.1.3 系统总体方案设计第24页
        3.1.4 基带信号处理器方案设计第24-25页
    3.2 DQPSK基带调制解调器方案设计第25-30页
        3.2.1 技术基础第25-26页
        3.2.2 DQPSK基带调制器方案设计第26-28页
        3.2.3 DQPSK基带解调器方案设计第28-30页
    3.3 基于Gardner算法的位同步器方案设计第30-36页
        3.3.1 插值法实现位同步的基本模型第30-31页
        3.3.2 位同步算法分析第31-32页
        3.3.3 位同步器设计第32-36页
    3.4 基于巴克码的装第36-40页
        3.4.1 方案设计第36页
        3.4.2 巴克码识别器设计第36-37页
        3.4.3 帧保护电路设计第37-39页
        3.4.4 装帧设计第39页
        3.4.5 拆帧设计第39-40页
    3.5 PCM编译码器方案设计第40-43页
        3.5.1 PCM编码器设计第40-41页
        3.5.2 PCM译码器设计第41-43页
    3.6 基带成形滤波器方案设计第43-44页
    3.7 小结第44-45页
第四章 基带信号处理器的建模设计与仿真第45-67页
    4.1 建模与仿真工具第45-46页
        4.1.1 System Generator第45页
        4.1.2 System Generator设计流程第45-46页
    4.2 功能部件的建模与仿真第46-63页
        4.2.1 DQPSK基带调制解调器的建模与仿真第46-49页
        4.2.2 位同步器的建模与仿真第49-53页
        4.2.3 装/拆帧及帧同步器的建模与仿真第53-58页
        4.2.4 PCM编译码器的建模与仿真第58-62页
        4.2.5 基带成形滤波器的建模与仿真第62-63页
    4.3 基带信号处理器的建模与仿真调试第63-66页
    4.4 小结第66-67页
第五章 基于Lyrtech SFF SDR平台的硬件协同仿真与调试第67-75页
    5.1 平台介绍与硬件协同仿真流程第67-70页
        5.1.1 Lyrtech SFF SDR平台第67-69页
        5.1.2 硬件协同仿真流程第69-70页
    5.2 硬件协同仿真与结果分析第70-74页
        5.2.1 硬件协同仿真环境第70页
        5.2.2 硬件协同仿真与结果分析第70-74页
    5.3 小结第74-75页
第六章 系统硬件实时仿真与联调第75-85页
    6.1 系统硬件实时仿真结构与流程第75-76页
        6.1.1 系统硬件实时仿真结构第75页
        6.1.2 系统硬件实时仿真流程第75-76页
    6.2 硬件实时仿真与联调第76-84页
        6.2.1 硬件实时仿真环境第76页
        6.2.2 联调测试方案第76-78页
        6.2.3 硬件实时仿真与测试第78-84页
    6.3 小结第84-85页
第七章 结论与展望第85-86页
    7.1 结论第85页
    7.2 展望第85-86页
参考文献第86-89页
致谢第89-90页
作者在攻读硕士期间主要研究成果第90页
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