软件无线电中数字下变频电路的研究与设计

作     者：李莲 

作者单位：安徽理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：姚善化

授予年度：2014年

学科分类：080902[工学-电路与系统] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：软件无线电 数字下变频 NCO CIC抽取滤波 HB滤波 FIR滤波 FPGA 

摘      要：软件定义的无线电(Software Defined Radio),简称软件无线电(Software Radio),是将各功能模块加载到无线通信基本平台上,并通过软件控制实现许多通信功能,打破了通信功能的实现完全依赖于硬件的传统。作为一种先进的产品设计思想和方法,近年来,软件无线电技术以其较好的开放性、灵活性和易升级扩展的特点,不仅用在最初的军事通信设备上,在新一代民用无线通信系统领域也备受关注。但受限于目前数字信号处理器件的水平,难以直接采样射频前端的高速数据流,只能通过数字下变频降低信号的采样速率。 传统的借助于专门的下变频芯片能实现数字下变频,但因为功能比较固定,不具有良好的系统兼容性,也增加了系统升级的成本。本文在研究了数字下变频基本理论和国内外现状的基础上,提出中频降采样方案,将数字中频信号通过频谱搬移转化为数字基带信号,再进行基带数字信号处理。 设计在深入分析了数字下变频理论基础后,采用模块化设计实现下变频功能,设计出具有高分辨率的数控本振NCO,对模／数转换器输出的中频信号进行混频,将其频谱搬移到基带,再经过CIC抽取滤波和HB滤波,实现信号的降采样,最后通过FIR滤波,对前两步滤波的效果作进一步优化。利用FPGA上现成的微处理机的IP核,结合各模块的算法设计,对FPGA的IP核进行相关配置,完成各模块的仿真,验证了方案的正确性。不仅解决了软件无线电中数字信号处理中的瓶颈问题,也充分体现了软件无线电的灵活性和易扩展性。通过对主要模块进行仿真验证,满足设计要求,解决了信号频率转换问题,具有很高的应用价值。