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GSM系统作为世界上第一个数字蜂窝通信标准已取得了巨大的成功。随着移动通信的不断发展，在新一代基站中必然会引入新的技术。软件无线电技术的引进就为其中之一。而这些先进技术引入GSM系统，可以实现GSM网络与下一代网络的融合，将GSM的承载能力进一步提升，更为未来的发展铺平了道路。软件无线电的核心是在通用、开放、标准化和模块化的通信硬件平台上加载不同的通信软件模块，以达到在通用的同一个硬件平台上实现不同的通信方式的转换，并且其思想在于使宽带A/D和D/A转换器尽可能靠近天线，尽量的在数字领域完成各种处理。但限于目前器件在对信号的处理速率的发展水平，现阶段尚无法对射频直接进行处理，于是采用中频化方案，通过数字上/下变频系统对信号进行速率变换，建立起A/D/A与数字信号处理单元之间的桥梁，利于系统前后端对信号的处理。现场可编程门阵列FPGA是基于查找表的可编程器件的一种，它具有显著的并行处理能力和实时性，并且集成了大量的关于数字信号处理的IP核，因此成为对信号实时处理不错的选择对象。本论文设计了一种基于GSM系统的多通道软件无线电数字上/下变频系统，并通过FPGA予以实现。本论文深入研究了软件无线电的理论基础：包括Naquist低通和带通采样定理；同时还研究了软件无线电中信号处理基本理论：包括多速率信号处理理论和数字信号正交变换理论；简单地介绍了GSM系统以及多载波技术原理；利用Matlab对GSM系统中的多通道软件无线电接收机和发射机进行数学建模，然后通过论证确立了GSM系统中的数字上/下变频体系结构。在确定了GSM系统中数字上/下变频整体设计方案之后，利用Matlab对积分梳状CIC内插/抽取滤波模块、半带内插/抽取滤波模块和FIR补偿滤波模块进行了建模，同时在实现的基础上对其进行了优化设计，包括Hogenauer抽取/内插滤波器、半并行结构的半带滤波器和DA算法的FIR补偿滤波器的设计。在本文最后利用Verilog HDL语言和调用IP核相结合的方法，并且通过Modelsim进行相应的仿真和调试，实现了GSM系统中数字上/下变频各个模块的最优化设计，给出了相关的RTL级结构图和外部接口；而后利用顶层文件调用各个模块的设计方法，对整个设计的系统进行了集成与验证，同时给出了分析结果。