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随着社会的快速发展,移动通信行业取得了飞跃性的进步。在短短的三十几年里,移动终端已经历了从最初的模拟手机到现在集通信娱乐为一体的数字智能机,截止2012年底,手机用户已突破10亿。由于商业、科技和政治等原因,运营商并未采用统一的移动通信标准,使得移动终端在不同网络间的切换成为问题。因此,多频多模移动台正成为移动通信发展的必然趋势。随着软件无线电的快速发展,通过软件更换就可以实现所需的无线通信功能,解决了移动通信多模融合问题。本文主要对数据中频的基本理论进行研究,设计出适用于多频多模(如:TD-LTE和WCDMA)的数字中频结构,并用Matlab进行编程和功能仿真验证,然后划分功能模块并编写Verilog代码,经Modelsim仿真后在FPGA中进行最终的调试验证。
本文分析并研究了数字中频所涉及的基本理论,如信号采样定理、多速率信号处理、数字滤波和数字正交理论,然后根据系统多模需求,设计数字中频的结构,并针对TD-LTE和WCDMA两个系统,分析并计算出相应参数,如采样率,中频频率和滤波器系数,再结合中频结构和参数设计进行Matlab编程来验证数字中频功能。最后,设计中频系统架构,划分功能模块,包括:数字上下变频,芯片控制模块,参数配置模块,PCIe收发模块,然后对各个模块进行Verilog编程、功能仿真和板级调试。
在调试过程中,根据功能需求配置芯片参数,FPGA所控制的芯片包括:AD9510、ADF4350、AD9779,用示波器和频谱仪对芯片引脚状态和输出信号进行检测分析,使各个芯片工作正常。最后设计系统调试方案,将各个节点的数据通过PCIe存储于PC机中,用Matlab进行数据分析,并与Matlab功能仿真结果对比分析。