基于FPGA高速软件无线电模块设计与实现

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软件无线电技术是一种用来解决无线通信领域中多种通信体系能够并存、不同体系可以制定一套统一标准的新技术。它克服了传统无线电通信设备功能单一和可扩展性差等缺点,采用可升级、可重配置的应用软件来实现无线通信设备的各种功能。软件无线电的特点主要体现在它极强的灵活性与开放性上,作为未来通信技术的主流发展方向之一,软件无线电技术在各个领域获得了广泛的关注。本文在设计的过程中综合考虑了功耗、成本、兼容性以及实用性等因素,选择Xilinx公司的ZYNQ系列ARM+FPGA架构处理器与ADI公司的AD9361射频捷变收发器设计了一个软件无线电模块。主要研究内容包括以下几个方面:1.针对无线通信信道复杂,环境恶劣的问题,本文采用π/4-DQPSK作为调制解调方案,它的频谱利用率较高,而且具备一定的抗干扰与抗衰弱特性,大大加强了信号传输的稳定性。2.针对传统数字接收机无法有效适应接收信号幅度波动过大的问题,本文采用对数环路AGC对接收信号的幅值进行自动增益控制,对数环路AGC相对于其他AGC环具有更快的收敛速度,而且占用的硬件资源不多,在实际工程中取得了广泛应用。3.针对基于FFT的频偏补偿算法在硬件上实现时会占用过多的硬件资源问题,本文采用Luise算法替代FFT算法实现频偏补偿,Luise算法通过Cordic算法计算接收信号的辐角值来估算偏移量,大大降低了硬件资源的消耗。4.针对Gardner位同步算法无法有效的适应多电平的调制解调问题,本文采用了一种改进的Gardner位同步算法,可以有效地适应多电平体制的调制解调方式。本文设计的模块无线通信的码率为1.04Mbps,通信的射频频率为2.4GHz,高速串行通信接口与上位机交换数据的速度为5Gbps,误码率在10-4的量级,整个模块的通信质量良好。
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