宽带电台多速率调制解调器研发

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近年来,无线通信持续发展,其应用越来越广泛,无线通信系统的各方面性能也越来越受到人们重视,其不仅要满足低时延、抗干扰等特点,又要实现多速率传输。宽带电台作为一个有效的沟通工具,在无线通信中起着举足轻重的作用。因此本文主要依据无线信道处理技术,对宽带电台系统中多速率调制解调器进行设计与实现,其中物理层负责无线数据传输,采用单载波频域均衡、Turbo码以及直扩技术,构成适应不同长度和不同信道质量的多速率传输帧。首先,对宽带电台系统中数据处理相关的技术进行了详细的说明。直扩技术通过11位巴克码进行扩频,将频谱扩宽,增强了系统的抗干扰能力;单载波频域均衡技术能够有效的消除多径衰落产生的影响;对数据进行Turbo编码,能够有效降低由于噪声和干扰对数字信号造成的误码,Turbo码的性能接近Shannon极限,因而在无线通信领域得到了极大地应用。其次,对多速率调制解调器进行设计与仿真。根据系统功能指标,对基带物理帧进行设计,数据帧一共包括超短帧、短帧、普帧、长帧、超长帧五种类型,分别对应着不同的帧头信息与数据信息,其帧长也各不相同。对不同帧的物理层数据处理算法进行了仿真,并在仿真信道中加入了多径和高斯白噪声,验证了系统的性能,为其进一步实现奠定了基础。最后,对多速率调制解调器进行实现与测试。首先设计实现了物理层与控制层的接口模块,并进行接口测试,保证了数据传输的可靠性。通过接口模块,可以得到上层的控制信息与数据信息。对控制信息进行解析,得到相应的帧类型指示和速率指示,然后根据不同的帧结构进行组帧,对帧头部分进行扩频以及BPSK调制,根据速率指示,对数据部分进行相应码率的Turbo编码,并进行QPSK调制,接着调制信号进行上采样以及成型滤波,将基带成型信号发送出去。在接收端,对数据进行同步捕获,然后进行解扩,以获得相应的控制信息。根据控制信息,判断出接收信号的帧类型,根据不同的帧类型,将数据部分以及训练序列取出,进行频偏纠正、相偏纠正以及频域均衡,以消除信道的影响。然后进行Turbo译码,得到数据信息,接着通过接口模块将数据信息传输给上层,完成FPGA实现。最后在ZYNQ-7030和AD9361构成的系统开发平台上进行实际收发测试,验证了系统的可行性。
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