基于软件无线电的DQPSK调制解调实现文献综述

 2023-08-15 11:08
  1. 文献综述(或调研报告):
  2. 绪论

软件无线电(Software Defined Radio,SDR)是采用数字信号处理技术,在一个灵活、开放、模块化、可编程控制的通用硬件平台上,利用软件来定义实现数字系统各个模块的功能,并通过软件仿真以实现在制板之前就完成设计正确性的验证,在制板之后依然可以不改动硬件电路而是直接对系统进行在线修改。软件无线电被称为继模拟到数字通信、从固定到移动通信之后的第三次通信技术革命,已经成为军用、民用通信领域内的技术热点。

FPGA是一种常见的软件无线电硬件平台,含有丰富的逻辑单元,很容易实现各种电路设计和完成较复杂的运算,而且可以非常方便地实现并行处理。Xilix最新的FPGA开发工具Vivado Design Suite 提供了一种高层综合工具(High-Level Synthesis),可以使用C或者C 直接对FPGA进行开发,无需编写硬件描述代码,大大提高了数字信号处理算法在FPGA上实现的效率。

数字调制解调技术是SDR的关键技术之一,而 DQPSK 因其频带利用率高和抗干扰能力强的特点,被广泛应用于现代通信系统中。因此,用全数字方法实现 DQPSK 调制解调具有重要研究意义。

2. 现场可编程逻辑门阵列FPGA

2.1 FPGA的原理

FPGA采用了LCA(Logic Cell Array,逻辑单元阵列)这样一个新概念,内部包括CLB(Configurable Logic Block,可配置逻辑模块)、IOB(Input Output Block,输入输出模块)和内部连线(Interconnet)三个部分,其可多次重复编程的特性是通过改变CLB和IOB的触发器状态实现的。FPGA的工作状态由片内RAM中内置的程序决定,因此工作时要对片内RAM进行编程。加电时,FPGA芯片将EPROM中的数据读入片内RAM中,配置完成后,再根据读入的程序进行工作;掉电后,FPGA恢复成白片,内部逻辑关系消失,当需要改变功能时更换EPROM即可。因此FPGA能够反复使用,一块芯片通过不同软件编程就可实现不同的电路功能。

2.2 FPGA的设计流程

FPGA的设计是由外及内的,基本流程如下:

  1. 设计明确的功能和对外接口,芯片功能和每个用户引脚的作用皆由用户自行定义;
  2. 设计输入,即完成编写代码、绘制原理图、设计状态机等工作,可使用HDL输入、原理图输入、IP核、DSP等方式;
  3. 设计综合,即将原理图、程序软件内容翻译成硬件的逻辑链接,完成简单的硬件实现,用于判断设计的功能、设计输入语句的硬件可实现性;
  4. 功能仿真,检查功能、设计输入语句的正确性;
  5. 设计实现,将设计配置到具体FPGA器件,包含翻译、映射和布局布线三个步骤;
  6. 布局布线后仿真,指利用精确的器件时延模型对设计进行时序仿真;
  7. 程序下载,即将编写好的芯片配置文件写入芯片中,可以进行最后的硬件调试。

3. DQPSK调制解调系统

3.1 DQPSK调制原理

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