mimo系统设计中射频处理部分与研究报告与实现

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1、-MIMO系统中射频处理部分的研究与实现摘要：传统的无线电发射机大多依赖于硬件，但硬件部分操作实现比较麻烦，而且性能难以做到很好，现代技术一般用软件来研究实现MIMO系统中的射频处理部分。本设计以FPGA器件为核心，运用直接数字频率合成技术,即DDS产生信号，用以实现数字基带处理和数字上变频，其电路系统具有较高的频率分辨率,可以实现快速的频率切换,并且在改变时能够保持相位的连续,很容易实现频率、相位和幅度的数控调整。本设计还着重探讨了具有数字调制功能的AM，FM，DSB，ASK，FSK，PSK，QPSK等基带处理，给出了一种具体的设计方法。关键词：FPGADDSA

2、MFMQPSK数字上变频.---目录1引言12 软件无线电发射机的基本体系结构13基于FPGA的数字基带处理部分23.1基于FPGA产生各种信号的原理23.1.1正弦信号的产生23.1.2FM信号的产生33.1.3DSB信号的产生33.1.4AM信号的产生43.1.5ASK信号的产生43.1.6FSK信号的产生53.1.7PSK与QPSK信号的产生53.2各种信号实现的FPGA设计63.2.1移位寄存器的设计63.2.2正弦信号发生器的设计63.2.3FM信号发生器的设计83.2.4DSB信号发生器的设计93.2.5AM信号发生器的设计93.2.6ASK信号发生器

3、的设计103.2.7FSK信号发生器的设计113.2.8PSK与DPSK信号发生器的设计113.2.9QPSK与QDPSK信号发生器的设计153.3仿真结果及分析193.3.1正弦信号部分193.3.2FM信号部分203.3.3DSB信号部分203.3.4AM信号部分213.3.5ASK信号部分213.3.6FSK信号部分223.3.7PSK信号部分223.3.8DPSK信号部分233.3.9QPSK与QDPSK信号部分244数字上变频255CIC低通滤波器255.1CIC单级滤波器的原理255.2CIC低通滤波器的实现及仿真286总结29参考文献：30.---1

4、引言随着近年来软件无线电理论和应用趋于成熟与完善，软件无线电已经被广泛地应用于雷达通信及各种军用和民用的无线通信系统中，而其中软件无线电射频处理部分的研究也越来越受到重视。本设计所用到的基带处理技术——直接数字频率合(directdigitalfrequencysynthesizer，DDS)，是一种新型的频率合成技术，具有较高的频率分辨率，可实现快速的频率切换，并且在频率变化时能够保持连续相位，很容易实现频率、相位和幅度的数控调制。目前各大芯片制造商相继推出采用先进的CMOS工艺生产出的高性能的、多功能的DDS芯片川，如AD公司的AD985x系列。采用FPGA设

5、计的DDS，频率、相位设置更为方便灵活。笔者着重研究讨论了直接数字频率合成正弦、调频、调幅，ASK，FSK，PSK，QPSK，QDPSK等基带处理原理，并给出了设计框图和主要的程序代码。2 软件无线电发射机的基本体系结构理想的软件无线电是多频段、多模式、开放式体系结构,其无线功能通过加载软件来实现，从而提供多种无线电通信业务。软件无线电发射机是软件无线电两大组成部分之一,它的主要功能是把需要发射或传输的信息(话音、数据和图像)经基带处理(完成诸如FM、AM、FSK、PSK、MSK、QAM等调制)和上变频,调制到规定的载频(中心频率)fc上,通过数/模变换与滤波(目

6、前一般还需加上一级模拟上变频器),经过功率放大后送至天线,把电信号转换为无线电信号,经空间传播或经其它传输介质(如电缆、光缆等)送到接收方的接收机。软件无线电发射机的基本组成如图1所示。数字基带调制数字上变频宽带DA天线或其它放大介质在FPGA中实现CIC低通滤波器图1软件无线电发射机的基本组成软件无线电发射机中的数字基带调制是以FPGA为平台，运用DDS技术产生的正弦信号为载波进行的调制，是本文着重介绍的部分。.---之后也以CIC滤波器讨论了低通滤波器的实现。3基于FPGA的数字基带处理部分3.1基于FPGA产生各种信号的原理3.1.1正弦信号的产生正弦信号的

7、相位与频率有如下关系:两边对t取微分，得以差分近似上式，则有可以看到，当一定时，一个频率对应一个相位增量，即对应一个相位控制字(或称为频率控制字)m。从而可得正弦波产生的原理框图如下：相位控制字频率控制字M相位寄存器∑∑正弦查找表DACLPF相位累加器图2正弦信号产生原理框图频率控制字控制合成信号的频率，波形存储器中存储了待合成信号一个周期的幅度离散量化信息，相位全加器和相位寄存器组成相位累加器，其输出作为波形存储器的寻址地址。在系统时钟的同步下，相位累加器的抽出对波形存储器寻址波形幅度信息被读出，通过数/模转换器和低通建波器后，得到所要求的合成信号.合成器的合成

8、颇率由撅率