基于FPGA数字下变频器的研究与设计

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1、大连理工大学硕士学位论文软件无线电接收机中可编程数字下变频器的研究与设计姓名：李武翰申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：刘军民20040314摘要软件无线电的中心思想是构造一个具有开放性、标准化和模块化的通用硬件平台，将宽带A／D和D／A转换器尽可能靠近天线，用软件完成各种通信功能，以研制出高度灵活性和适应性的无线通信系统。A／D变换器制造技术的进步，其工作带宽覆盖到中频频段，并具有较高的采样频率和足够大的动态范围，从而使无线电接收机技术由基带数字化向中频数字化方向发展，因此，实现基于带通采样定理的宽带数字

2、中频软件无线电接收机成为可能。本文设计和实现了基于FPGA的可编程数字下变频器，用于宽带数字中频软件无线电接收机中，完成数字下变频、信道提取、数据抽取，采样率转换和信道整形滤波等功能。采用自上向下的模块化设计方法，将PDDC的功能划分为基本单元，实现这些功能模块并组成模块库。在具体应用时，优化配置各个模块来满足具体无线通信系统性能的要求。这样做比传统ASIC数字下变频器具有更好的可编程性和灵活性。PDDC采用基于多相滤波数字正交变换的下变频结构，利用Cyclone系列FPGA中内嵌的可编程锁相环采样时钟合成器产生特定的

3、采样频率，实现信道选择和数字下变频。用全字并行分布式(DA)算法实现时间校J下滤波器。将可编程抽取、插值器与多级积分梳状滤波器(cIc)相配合，实现高效数字抽取和插值模块。改进并实现了CIC通带补偿滤波器模块，用来减小多级CIC的通带误差所导致的信号失真。设计和实现多个半带滤波器抽取模块，组合成多级抽取器实现2‘倍抽耿。使用正则有符号数字量(CSD)表示法实现半带抽取滤波器模块。改进简化加法器图(RAG)算法用来实现平方根升余弦脉冲成形器等常系数FIR滤波器。设计和实现了多路时分复用转蜀型FIR滤波器作为信道整形滤波器

4、，充分利用了FPGA的并行处理能力，提高了资源利用率。以上各模块用FPGA31：发工具进行了功能仿真和时序分析，形成软核，便于移植和重用，缩短相关项目设计周期。最后将本文设计的PDDC应用于GSM／EDGE／wCDMA多模数字中频接收机中，用ADS2002C进行系统仿真，满足系统性能要求。关键词：数字下变频：数宇正交变换：多相滤波；FP6A：抽取和内插：FIR滤波器AbstractThefoundamentalideaofSoRwareRadio(SWR)istoestablishaopne，standardandmo

5、dularuniversalhardwareplatformwhere也eA／Dconverterismovedasclosedaspossibletoantennaandallofthecommunicationfunctionisrealizedbysoftware．nlcaimistoresearchanddevelopahighflexibleandadaptablecommunicationsystem．nlctechnologyofmaking～，Dconverterhasbeenadvancedfast。

6、TheA／Dworkingbandwidthhascoveredtheintermediatefrequency(IF)supportinghighsamplingfrequencyandwidedynamicrangeandlonglength．ThewirelessreceivertechnologyhasbeendevelopingfromdigitalbasebandtodigitalIF．Thusitispossibletoimplementthewidebandwid也digitalIFreceiverba

7、sedonbandpasssamplingtheory．Inthispaper,aprogrammabledigitaldownconverter伊DDClappliedonwidebandwidthdigitalIFreceiverisdesignandimplementedbvFPGA．ThisPDDCcantranslatedigitalIFsignaltobaseband，extractdesiredchannel，decimatethesamplesequence，multirateconverterandc

8、hannelshape。UsingToP．Downdesignmethod．thewholePDDCfunctionisdividedtomanyunitsimplementedrespectivelyandorganizedtothemodulelibrary．WhenapplyingPDDConreceiver,thesefu