论文题目: 数字广播接收机的软件无线电研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 通信与信息系统
作者: 陈晓毅
导师: 姚庆栋
关键词: 软件无线电,数字调幅广播,数字信号处理器,正交频分复用,软硬件协同设计
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 软件无线电是1992年美国首次提出的一种实现无线通信的新的体系结构。它是一种用软件来实现物理层连接的无线通信设计,其基本概念是把硬件作为无线通信的基本平台,把尽可能多的无线通信及个人通信功能用软件实现。这样,无线通信新系统、新产品的开发将逐步转到软件的开发上来,而无线通信产品的价值也将越来越多地体现在软件上,这是无线通信领域继固定到移动、模拟到数字之后的第三次革命。软件无线电的理想是把天线上的信号或中频信号直接由高性能模数转换器数字化,再传送给终端,这样软件无线电电台就可在同一平台上,安装不同的软件来实现灵活的通信功能。但对于大多数民用系统来说,按目前的芯片技术,这还只是一个遥远的梦想。因此,如何的进行软件无线电系统的设计,软硬件的划分,数字处理器的设计成了软件无线电中关键的技术。根据软件无线电的应用环境及目前硬件水平,本文研究了数字调幅广播技术,它是为了解决模拟调幅广播中频谱利用率低、信号接收质量差等问题提出的,全球统一的技术标准采用了OFDM并行传输体制。本文在参加了浙江大学信息与电子工程学系SOC研究小组承担的国家863超大规模集成电路设计重大专项项目,参与开发了具有自主知识产权的DSP处理器-MD32。在此基础上研究了基于数字广播接收机的软件化设计。本文主要研究数字广播数据传播技术,比较了现行数字广播各种方案。整合各种现有OFDM同步技术,根据数字广播的特殊帧、导频结构作了相应改进,提出了频率、符号的粗、细、跟踪三步骤一种完整数字广播基带接收方案。 对数字广播系统接收机进行了软件化研究,提出了一种多模式,多频段数字广播的软件化接收机结构,并分析了算法特点和复杂度,根据算法/结构协同设计的方法提出了应用于无线接收处理的坐标转换、加法比较选择等专用指令用来提高处理器的性能。 研究了应用于软件无线电技术的数字信号处理器中三个关键部件的优化。通过逻辑和电路上的并行执行思想对译码级数据旁路进行电路优化。利用分散集中控制,减少驱动器件的方法对原来的中央控制器进行了优化。在算法上采用冗余二进制并行加法算法对四级流水的乘累加(MAC)进行了电路上的优化,使得在满足设计要求的前提下减少为三级流水。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
1.1 软件无线电的基本概念
1.2 软件无线电的基本结构
1.3 软件无线电中关键部件DSP介绍
1.3.1 数字信号处理器的发展
1.3.2 数字信号处理器的特点
1.4 声音广播技术的发展
1.4.1 数字音频广播系统
1.4.2 数字调幅广播系统
1.5 本文的主要工作和贡献
第二章 数字调幅广播中的数据传播
2.1 无线电波的传播环境
2.1.1 无线电波的传播方式
2.1.2 电离层与天波传播
2.1.2.1 电离层概况
2.1.2.2 电离层对电波传播的影响
2.2 数字调幅广播数据传输制式
2.2.1 数字调制方案讨论
2.2.2 单载波串行传输
2.2.3 多载波并行传输
2.2.4 现存数字调幅广播系统的区别
2.2.5 DRM系统传输参数
2.3 数字调幅广播软件化接收技术
2.3.1 传统广播接收机结构
2.3.2 软件化多模式广播接收整合
2.4 本章小结
第三章 数字调幅广播中OFDM接收
3.1 OFDM技术原理
3.1.1 OFDM系统中非理想因素影响
3.1.2 频率偏差(CFO)
3.1.3 时间(符号)误差
3.1.4 采样时钟误差
3.1.5 相位误差
3.2 DRM中的OFDM同步跟踪研究
3.2.1 符号、频率粗同步
3.2.2 整数频率、帧同步
3.2.3 符号、频率残差跟踪
3.3 本章小结
第四章 数字调幅广播接收机软件化研究
4.1 软件接收机中频设计
4.1.1 模数变换器(ADC)
4.1.2 数字下变频器(DDC)
4.1.2.1 数控振荡器NCO
4.1.2.2 CIC滤波器
4.1.2.3 半带滤波器HBF
4.1.3 软硬件划分
4.2 软件接收机基带处理算法
4.2.1 模拟AM解调
4.2.2 模拟FM解调
4.2.3 数字AM接收
4.2.3.1 快速傅立叶变换(FFT)
4.2.3.2 信道估计
4.2.3.3 卷积码的维特比译码
4.2.3.4 其他算法
4.2.4 DRM接收基带算法特点分析
4.2.5 DRM接收基带算法复杂度分析
4.3 基于DRM接收机的算法／结构协同设计
4.3.1 基于CORDIC算法的极性坐标运算指令
4.3.2 用于Viterbi解码的ACS指令
4.3.3 优化后的DSP资源开销
4.4 小结
第五章 软件无线电中处理器的关键部件优化
5.1 处理器流水线中的竞争
5.2 RISC结构中的数据旁路技术
5.3 数字信号处理器中旁路构造
5.3.1 研究平台-MD32的介绍
5.4 MD32中的数据旁路逻辑
5.5 MD32中的数据旁路电路优化
5.5.1 MD32中的数据旁路电路数据通道优化
5.5.2 MD32中的数据旁路电路控制通道优化
5.6 BPU的作用-应用举例
5.7 MD32中控制逻辑(PCU)及优化
5.8 计算部件(MAC)的时钟优化
5.8.1 一般二进制MAC的设计
5.8.2 采用冗余二进制算法的MAC优化
5.8.2.1 冗余二进制算法的一般原理
5.8.2.2 冗余二进制算法在MAC设计中的应用
5.9 本章小结
参考文献
攻读博士学位期间的研究成果
致谢
发布时间: 2005-07-27
参考文献
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