教学改革下通信原理论文提纲

论文题目：基于FPGA通信原理实验系统的研究

摘要：通信与信息技术行业飞速发展,已成为我国支柱产业之一。随着该行业的迅速发展,社会对具备实际动手能力人才的需求也不断增加,高校通信教学改革势在必行。在最初的通信原理实验设备中每个实验独立占用一块硬件资源,随着EDA技术的发展,实验设备厂商将CPLD/FPGA技术作为独立的一项实验内容,加入到通信原理实验设备中。FPGA技术具备集成度高、速度快和现场可编程的优势,适合高集成度和高速的时序运算。本文总结现有通信原理实验设备的优缺点,采用FPGA技术设计出集验证性和设计性于一体,具备较高的综合性和系统性的通信原理实验系统。本系统提供了一个开放性的硬件、软件平台,从培养学生实际动手能力出发,利用FPGA在通用的硬件上实现所有实验内容。学生在本系统上除了能完成已固化的实验内容,还可以实现电子设计开发和验证。这对培养学生的实践能力大有裨益。 本文结合数字通信系统基本模型,把基于FPGA的通信原理实验系统划分为信号源模块、发送端模块、信道仿真模块、接收端模块和同步模块几部分。其中,模拟信号源采用DDS技术,能够生成非常高的频率精度,可作为任意波形发生器。发送端和接收端模块结合到一起组成多体制调制解调器,形成多频段、多波形的软件无线电系统。载波同步采用全数字COSTAS环提取技术,具备良好的载波跟踪特性,利用对载波相位不敏感的Gardner算法跟踪位同步信号。 本文首先介绍了通信原理实验系统的研究现状和意义;然后根据通信系统模型从《通信原理》各个章节中提炼出各模块的实验内容,分别列出各实验的数字化实现模型;继而根据各模块资源需求选取合适FPGA芯片,并给出硬件设计方案;最后,给出各模块在FPGA上具体实现过程、系统测试结果及分析。测试和实际运行结果表明设计方法正确,且功能和技术指标满足设计要求。

关键词：通信原理;实验系统;FPGA;DDS;多体制调制解调;全数字COSTAS环;位同步

学科专业：计算机应用技术

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 研究的背景和意义

1.2 通信原理实验系统的实验内容

1.3 课题关键技术

1.3.1 FPGA技术

1.3.2 DDS技术

1.3.3 多体制调制解调技术

1.3.4 全数字COSTAS环载波提取技术

1.4 论文的组织结构

第二章 系统整体结构

2.1 信号源模块

2.1.1 数字信号源

2.1.2 模拟信号源

2.2 发送端模块

2.2.1 信源编码

2.2.2 信道编码

2.2.3 模拟调制

2.2.4 数字调制

2.3 信道仿真模块

2.4 接收模块

2.4.1 信源译码

2.4.2 信道译码

2.4.3 模拟解调

2.4.4 数字解调

2.5 同步模块

2.5.1 载波同步

2.5.2 位同步

2.6 本章小结

第三章 系统硬件设计

3.1 信号源、发送和信道仿真模块的硬件设计

3.1.1 信号源模块硬件

3.1.2 编码模块硬件

3.1.3 调制模块硬件

3.1.4 信道仿真硬件

3.2 接收模块硬件模块设计

3.3 同步模块硬件设计

3.4 FPGA配置电路设计

3.5 系统电源模块设计

3.6 本章小结

第四章 系统FPGA实现

4.1 信号源模块的FPGA实现

4.1.1 数字信号源

4.1.2 基于DDS的模拟信号源实现

4.2 发送模块的FPGA实现

4.2.1 PCM编码

4.2.2 汉明编码

4.2.3 模拟调制器

4.2.4 数字调制

4.3 高斯加性白噪声信道的FPGA实现

4.3.1 产生高斯噪声样值

4.3.2 在FPGA中存储噪声样值

4.3.3 叠加噪声样值到调制信号上

4.4 接收模块的FPGA实现

4.4.1 PCM解码器

4.4.2 汉明译码器

4.4.3 模拟解调器

4.4.4 数字解调器

4.5 同步模块的FPGA实现

4.5.1 COSTAS环的实现

4.5.2 位同步的实现

4.6 本章小结

第五章 系统测试及性能分析

5.1 信号源模块测试

5.2 发送端模块测试

5.3 信道仿真模块测试

5.4 接收端模块测试

5.5 各模块性能分析

5.6 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

作者和导师简介

北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书