基于FPGA的可触摸式盲均衡器的设计与实现

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:JockWang
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卫星通信盲均衡技术的电子测量系统由信号发生器、信道模拟器、盲均衡器组成。目前,传统市场上的高端盲均衡器虽然工作性能过关,但成本高、便携性差;而低端盲均衡器虽然价格低廉,但又存在功能单一、精度低、人机交互性差等缺点。针对上述问题,作者设计了一款多功能、低成本、人机交互性强、可携带性好的可触摸式盲均衡器。本文主要阐述基于FPGA的可触摸式盲均衡器的设计与实现过程。主要内容如下:(1)确定整体方案。在分析传统盲均衡器不足的基础上,设计以FPGA为算法处理核心的可触摸式盲均衡器系统的整体方案:A/D模块采样模拟信号后输入FPGA芯片,该芯片对信号进行数字下变频、解调及盲均衡算法处理,再由D/A模块输出处理后的信号。为了进一步拓展该盲均衡器的功能,方案增加了触摸屏设计。即,在信号处理过程期间,可以通过触摸屏选择解调2/4ASK、FSK、MSK、DPSK四种信号。(2)制作硬件系统。根据方案设计硬件指标,按照高性价比的原则,合理选择芯片,设计、制作该盲均衡器的硬件系统。硬件系统主要包括电源模块、FPGA模块、A/D转换模块、D/A转换模块、滤波电路以及触摸屏模块。(3)设计算法程序。使用5阶3级CIC滤波器实现数字下变频模块;使用非相干解调法实现2/4ASK信号解调模块;使用包络检波法实现FSK信号解调模块;使用平方环法实现MSK信号解调模块;使用Costas环法实现DPSK信号解调模块;改进8阶FSE-CMA盲均衡算法的滤波器结构,并实现改进后的FSE-CMA算法模块;通过Matlab仿真及Modelsim仿真的结果比较,验证各算法模块的正确性与可行性;根据整体方案将上述模块结合,并在硬件系统上成功运行。(4)设计控制程序。在FPGA内搭建Nios II软核,使用Nios SBTE工具搭建uC/OS II操作系统,移植uC/GUI图形界面库,设计开机界面和操作界面,通过7寸电容屏实现控制功能。(5)搭建系统测试平台。信号发生器产生ASK、FSK、MSK、DPSK信号并输入信道模拟器,该模拟器对信号添加高斯白噪声后输入盲均衡器,盲均衡器对输入的信号进行处理,最后在示波器上显示。测试结果表明,本文设计的可触摸式盲均衡器能够正确解调并均衡ASK、FSK、MSK、DPSK信号;亦可进行人工控制,方便操作。满足设计指标。
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