基于FPGA的DDC的设计
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基于FPGA的DDC的设计  2012/3/1
0 引言 近年来,软件无线电已经成为通信领域一个新的发展方向,数字下变频技术(DIGITAL Down CONverter-DDC)是软件无线电的核心技术之一,也是计算量最大的部分,一般通过FPGA或专用芯片等硬件实现。 现场可编程门阵列(FPGA)是一种由用户自行配置的高密度专用数字集成芯片,具有小型化、低功耗、可编程、数字化和快速方便实用的特点。FPGA的灵活性与高速处理的能力,使其由一种灵活的逻辑设计平台发展为重要的信号处理元件,在各

             0 引言
                  近年来,软件无线电已经成为通信领域一个新的发展方向,数字下变频技术(DIGITAL Down
                  CONverter-DDC)是软件无线电的核心技术之一,也是计算量最大的部分,一般通过FPGA或专用芯片等硬件实现。
                  现场可编程门阵列(FPGA)是一种由用户自行配置的高密度专用数字集成芯片,具有小型化、低功耗、可编程、数字化和快速方便实用的特点。FPGA的灵活性与高速处理的能力,使其由一种灵活的逻辑设计平台发展为重要的信号处理元件,在各种软件无线电产品中得到了广泛的应用。
                  本文设计和实现了基于FPGA的可编程DDC(DDC),用于宽带数字中频软件无线电接收机中,完成数字下变频、数据抽取等功能。采用自顶向下的模块化设计方法,将整个DDC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。
                  DDC由数控振荡器(NCO)、数字混频器和积分清洗滤波器三部分组成,如图1所示。从原理上比较,DDC和模拟下变频器是一致的,都是输入信号与本地振荡信号混频,然后经低通滤波器滤除高频分量,得到基带信号。

                 1 DDC的设计
                 1.1 数控振荡器的设计
                  NCO是DDC中的重要组成部分,NCO的目标是产生频率可变的正交正、余弦样本信号。NCO产生正弦波样本通常可采用查表法。即通过输入的相位数据来寻址查表以输出相应的正弦波幅值。如图2所示,码发生器由相位累加器和查找表构成。累加器按已定的步长进行累加,在每个参考时钟周期累加,并将结果存入寄存器。当结果溢出时重复执行,累加的过程可以看作NCO输出频率的周期。使用查找表选择相应的SIN和COS值输出。若使用字长为N位宽的累加器,对于某一频率控制字A,输出频率fout与输入频率控制字A的关系为:
                  其中,fclk为系统时钟。只要改变控制字A的大小,就可以控制输出频率fout。fout变化的最小步长△f由累加器的数据宽度决定。即:
                  1.2 数字混频器和积分清洗滤波器的设计及实现
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