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基于FPGA的干扰对消系统的实现

作　者: 蔡清
导　师: 黄涛
学　校: 武汉邮电科学研究院
专　业: 通信与信息系统
关键词: 干扰对消自适应滤波数字变频软件无线电
分类号: TN972
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着无线通信的发展,信号传输质量越来越受到重视。以香农定理为理论基础,可以看到干扰对信道传输质量的影响非常明显,因此消除干扰是提高信道传输质量的重要手段。干扰消除系统,简称ICS (Interference Cancellation System),是指通过数字处理技术来对干扰信号进行消除的一种方法,主要采用干扰自适应消除技术来达到消除干扰的目的。使用干扰对消技术,在反馈干扰信号比基站信号大的情况下,仍然能够保持覆盖信号质量,消除由重发天线到施主天线的反馈干扰引起的一些问题。本文主要研究在CDMA直放站中运用的干扰对消系统的数字中频及基带处理部分在FPGA中的实现。本设计以软件无线电为主要思想,设计了相关硬件平台。文中,对本设计中所用到的关键技术原理做了介绍。软件无线电的基本思想是建立通用的硬件平台,将宽带的A/D转换器尽可能地靠近射频天线,即尽可能早地将接收到的模拟信号转化为数字信号,在最大程度上通过DSP软件来实现通信系统的各种功能,具有灵活性大,兼容性强等优点。本设计还用到了自适应滤波和数字变频的技术。自适应滤波是干扰对消的算法核心,数字变频是将信号转换到基带处理的关键技术。本文还针对直放站的特点,给出了本设计的整体设计的分析,指出本设计相对于常规直放站的优点和意义,并介绍了本干扰对消系统整体的设计原理,构架和关键算法。本文着重介绍了数字变频和数字基带部分的FPGA实现。结合系统设计需要,选定合适的芯片,并根据芯片自身的特点,给出了合理的软件设计构架。在FPGA的实现过程中,除了实现设计功能,还充分考虑了资源的利用率和稳定性的问题。结合软件自身的特点,在数字变频部分采用了简洁的FIR核接口配置方法,并且采用优化了的复系数滤波的算法结构,使资源得到了充分利用,系统时序更加稳定。采用软件无线电的架构可以兼顾系统的兼容性,在3G的开发过程中,对于提高开发效率有很好的效果。干扰对消系统在解决无线通信覆盖过程中的强回波干扰问题中有非常重要的意义。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-13
  1.1 干扰对消系统简介  9-10
  1.2 课题研究意义及相关背景  10-11
  1.3 本课题研究内容和篇章结构  11-13
第2章相关算法原理介绍  13-23
  2.1 软件无线电简介  13-15
  2.2 自适应滤波原理简介  15-18
    2.2.1 自适应滤波器基本原理  15-16
    2.2.2 自适应滤波器的算法介绍  16-18
  2.3 数字变频原理介绍  18-22
    2.3.1 混频  19-20
    2.3.2 抽取/插值滤波  20-22
  2.4 本章小结  22-23
第3章干扰对消系统的整体设计  23-31
  3.1 直放站中ICS的应用意义  23-25
    3.1.1 直放站基本原理  23-24
    3.1.2 ICS在直放站中的意义  24-25
  3.2 干扰对消系统整体工作原理  25-29
  3.3 本章小结  29-31
第4章干扰对消系统的FPGA实现  31-48
  4.1 FPGA整体设计  31-33
  4.2 A/D、D/A接口模块设计  33
  4.3 数字变频模块设计  33-41
    4.3.1 数字下变频  34-38
    4.3.2 数字上变频  38-41
  4.4 滤波模块设计  41-44
  4.5 ALC功能模块设计  44-46
  4.6 工程整体验证结果  46-47
  4.7 本章小结  47-48
第5章总结与展望  48-49
参考文献  49-51
致谢  51-53
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文  53-54
附录2 相关代码  54-61

基于FPGA的干扰对消系统的实现

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