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1、编号： 毕业设计说明书毕业设计说明书题 目：基于基于 FPGA 的 chirp 通信基带处理与时钟同步技术的设计与实现 学 院： 信息与通信学院 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 题目类型：题目类型： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发2014 年 5 月 25 日桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 I 页 共 IV 页摘 要随着现代通信技术的发展，软件无线电技术的出现打破了有史以来设备的通信功能的实现仅仅依赖于硬件发展的格局，是通信领域一次划时代的革命。由于软件无线电具有灵活性、开放性等特点，使其不仅在军、民无线通信中获得了应用，而且在其他领域
2、例如电子战、雷达、信息化家电等领域也得到了推广。因此对软件无线电进行深入的研究是具有重要的现实意义的。QPSK 称为正交相移键控，是现代通信中一种十分重要的调制解调方式，它具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性、在电路上实现也较为简单等特点，目前已经广泛应用于无线通信中。软件无线电普遍采用中频数字优化方案，这使数字上、下变频技术成为其关键技术之一。在本文中，简单介绍了 MATLAB/simulink 和基于 FPGA 的 ISE 工作平台，主要研究了通过 simulink 平台对 QPSK 通信系统数字上、下变频的设计实现，详细论述了整个数字上下变频系统中的主要功能模块，在 XilinxFPGA
3、 开发平台用Verilog 语言实现，进行下载验证仿真算法，并比较分析。关键词：软件无线电；QPSK；上下变频；simulink；XilinxFPGA桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 II 页 共 IV 页AbstractWith the development of modern communications technology, software radio technology appeared to break the history since the implementation of the communication function of the equipme
4、nt depend only on the pattern of hardware development, which is an epoch-making revolution of communication field. Because software radio has the flexibility, openness and other features,make it not only in the military and civil wireless communication obtain applications , and in other areas such a
5、s electronic warfare, radar, information appliances and so on also have been extended. Therefore, further research has important practical significance for software radio.QPSK, referred to as quadrature phase shift keying, is a modern communication in a very important way of modulation and demodulat
6、ion, it has high spectrum utilization rate, strong anti-interference, relatively simple in the circuit implement of characteristics. At present, it has been widely used in wireless communication. Software radio is widely used in digital optimization scheme, which makes the digital up-down conversion
7、, technology has become one of the key technologies. In this paper, a brief introduction of the MATLAB / Simulink and ISE working platform based on FPGA, mainly to study the through Simulink platform realization of QPSK communication system digital up-down conversion, the design, the digital down co
8、nversion system main function module is discussed in detail, with the Verilog language implementation on a Xilinx FPGA development platform, download the simulation algorithm, analyzed and compared.Key words: software radio; QPSK; up-down conversion; Simulink; XilinxFPGA ;桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 III
9、页 共 IV 页目 录桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 1 页 共 47 页引言随着移动通信的发展，从 20 世纪 90 年代初开始，软件无线电（SoftwareRadio）的概念开始广泛流行起来。软件无线电技术是用现代化软件来操纵、控制传统的“纯硬件电路”的无线通信，打破了有史以来设备的通信功能的实现仅仅依赖于硬件发展的格局。它是通信领域继固定通信到移动通信，模拟通信到数字通信之后第三次革命。将来的无线通信系统的主要目标是实现无所不在的、快速、可靠的移动多媒体传输。QPSK（quadrature phase shift keying）称为正交相移键控，它具有较高的频谱利用率、较强
10、的抗干扰性、在电路上实现也较为简单等特点，目前已经广泛应用于无线通信中。在无线通信系统中，由于基带信号普遍采用中频信号，而在无线传输过程中需要各种频段的频率，因此，数字上下变频技术成为了其关键技术之一。随着现代通信技术的不断发展，数字变频技术也日益普及，在卫星通信、射频通信、扩频通信等方面都得到了很好的应用。在本文中首先介绍 MATLAB/simulink 以及基于 FPGA 的 Xilinx ISE 开发平台，并对 QPSK 通信系统作了详细的阐述，对数字上下变频原理和设计进行了说明，然后通过使用 MATLAB/simulink 和 ISE 软件进行仿真和测试，最后对结果分析比较，得出结论。
11、桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 2 页 共 47 页1 MATLAB/simulink软件介绍1.1 Matlab简介MATLAB是MATrix LABoratory的缩写，是一款由美国MathWorks公司出品的商业数学软件。MATLAB 是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。除了矩阵运算、绘制函数/数据图像等常用功能外，MATLAB还可以用来创建用户界面及与调用其它语言（包括C，C+和FORTRAN）编写的程序。 尽管 MATLAB 主要用于数值运算，但利用为数众多的附加工具箱（Toolbox）,它也适合不同领域的应用，例如控制系
12、统设计与分析、图像处理、信号处理与通讯、金融建模和分析等。另外还有一个配套软件包 Simulink，提供了一个可视化开发环境，常用于系统模拟、动态/嵌入式系统开发等方面。 1.1.1Matlab 的主要功能可用于技术计算的高级语言；可对代码、文件和数据进行管理的开发环境；可以按迭代的方式探查、设计及求解问题的交互式工具； 可用于线性代数、统计、傅立叶分析、筛选、优化以及数值积分等的数学函数； 可用于可视化数据的二维和三维图形函数； 可用于构建自定义的图形用户界面的各种工具； 可将基于 MATLAB 的算法与外部应用程序和语言（如C、C+、Fortran、Java、COM 以及 Microsof
13、t Excel）集成的各种函数。1.1.2Matlab 语言 MATLAB语言是一种交互性的数学脚本语言，其语法与C/C+类似。它支持包括逻辑（boolen）、数值（numeric）、文本（text）、函数柄（function handle）和异质数据容器（heterogeneous container）在内的15种数据类型，每一种类型都定义为矩阵或阵列的形式（0维至任意高维）。 执行 MATLAB 代码的最简单方式是在 MATLAB 程序的命令窗口（Command Window）的提示符处（）输入代码，MATLAB 会即时返回操作结果（如果有的话）。此时, MATLAB 可以看作是一个交互式
14、的数学终端，简单来说，一个功能强大的“计算器”。MATLAB 代码同样可以保存在一个以.m 为后缀名的文本文件中，然后在命令窗口或其它函数中直接调用。1.2 Simulink简介Simulink 是 MATLAB 最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink 具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点 Simulink 已被广泛应用于控制理论和数字信桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 3 页 共 47 页号处理的复杂仿真
15、和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。1.2.1 功能Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI)，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。 Simulink是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。 构架在 Simulink 基础之上的其他产品扩展了 Simulink 多领域建模功能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。Simulink 与 MATLAB 紧密集成，可以直接访问 MATLAB 大量的工具来进行算法研发、仿真的
