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软件无线电的中心思想是构造一个具有开放性、标准化和模块化的通用硬件平台,将宽带A/D和D/A转换器尽可能靠近天线,用软件完成各种通信功能,以研制出高度灵活性和适应性的无线通信系统。A/D变换器制造技术的进步,其工作带宽覆盖到中频频段,并具有较高的采样频率和足够大的动态范围,从而使无线电接收机技术由基带数字化向中频数字化方向发展,因此,实现基于带通采样定理的宽带数字中频软件无线电接收机成为可能。 本文设计和实现了基于FPGA的可编程数字下变频器,用于宽带数字中频软件无线电接收机中,完成数字下变频、信道提取、数据抽取,采样率转换和信道整形滤波等功能。采用自上向下的模块化设计方法,将PDDC的功能划分为基本单元,实现这些功能模块并组成模块库。在具体应用时,优化配置各个模块来满足具体无线通信系统性能的要求。这样做比传统ASIC数字下变频器具有更好的可编程性和灵活性。 PDDC采用基于多相滤波数字正交变换的下变频结构,利用Cyclone系列FPGA中内嵌的可编程锁相环采样时钟合成器产生特定的采样频率,实现信道选择和数字下变频。用全字并行分布式(DA)算法实现时间校正滤波器。将可编程抽取、插值器与多级积分梳状滤波器(CIC)相配合,实现高效数字抽取和插值模块。改进并实现了CIC通带补偿滤波器模块,用来减小多级CIC的通带误差所导致的信号失真。设计和实现多个半带滤波器抽取模块,组合成多级抽取器实现2~K倍抽取。使用正则有符号数字量(CSD)表示法实现半带抽取滤波器模块。改进简化加法器图(RAG)算法用来实现平方根升余弦脉冲成形器等常系数FIR滤波器。设计和实现了多路时分复用转置型FIR滤波器作为信道整形滤波器,充分利用了FPGA的并行处理能力,提高了资源利用率。以上各模块用FPGA开发工具进行了功能仿真和时序分析,形成软核,便于移植和重用,缩短相关项目设计周期。最后将本文设计的PDDC应用于GSM/EDGE/WCDMA多模数字中频接收机中,用ADS2002C进行系统仿真,满足系统性能要求。