【摘 要】
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通信系统的开发,从设计、实现,直到最终的测试验证,整个工作过程较繁琐,周期较长。为快速实现窄带通信系统的原型验证,本文提出建立针对窄带通信的快速原型开发验证平台。该平台需满足三点需求,一是要支持matlab算法的直接运行,无需将matlab算法改为verilog和C,即可实现载波调制信号的发射和接收,从而方便对信号进行加噪声测试,对算法进行原型验证;二是具备高动态范围,平台的接收机要能够接收大范围
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通信系统的开发,从设计、实现,直到最终的测试验证,整个工作过程较繁琐,周期较长。为快速实现窄带通信系统的原型验证,本文提出建立针对窄带通信的快速原型开发验证平台。该平台需满足三点需求,一是要支持matlab算法的直接运行,无需将matlab算法改为verilog和C,即可实现载波调制信号的发射和接收,从而方便对信号进行加噪声测试,对算法进行原型验证;二是具备高动态范围,平台的接收机要能够接收大范围强度的信号;三是具备高精度时钟,以降低收发两端的相对频偏。后两点需求是由窄带通信动态范围大和频偏要求严格的特殊要求而产生的。针对窄带通信快速原型开发验证平台的需求,本文对该平台进行了模块化的架构设计。平台的主要架构包括上位机、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)、嵌入式CPU(Central Processiing Unit,中央处理器)和模拟前端,以嵌入式CPU为核心。该平台的上位机中可直接运行matlab算法,无需将matlab算法转为verilog和C,即可实现载波调制信号的发射和接收,从而方便对信号进行加噪声测试,对算法进行原型验证;该平台使用24位宽的模数转换器(Analog to Digital Converter,ADC),保证平台接收机拥有高于100dB的动态范围;该平台使用频率稳定度和精确度达到10ppb的恒温晶振,能显著降低收发两端的相对频偏。核心的嵌入式CPU调用了部分信号处理模块,一定程度上增加了系统的灵活性。根据窄带通信快速原型开发验证平台的设计需求,本文基于Xilinx XC7Z100开发板、恒温晶振、24位宽ADC、MATLAB对窄带通信快速原型开发验证平台进行了实现。为验证窄带通信快速原型开发验证平台的可靠能,本文将一个示范窄带通信系统部署在该平台上进行多个信噪比条件下的加噪声测试,对示范窄带通信系统进行误帧率和误码率的测试验证。最终的误帧率和误码率结果与matlab仿真结果基本一致。这表明,本文提出、设计和实现的窄带通信快速原型开发验证平台能正确完成窄带通信系统的快速原型验证,满足该平台的所有设计需求。
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