基于ZedBoard的QPSK数字解调和以太网传输设计实现

【摘要】QPSK调制和相干解调具有频谱利用率高，抗干扰能力强等显著的优点，是现代通信领域重要的调制解调方法，在卫星及移动通信中广泛的应用。通过对QPSK数字解调的原理以及Xilinx嵌入式技术开发的研究，本文实现了基于ZedBoard的QPSK数字解调和以太网传输的设计。该设计充分利用ZedBoard平台主芯片Zynq-7000APSoC集28nm7系列FPGA与双核CortexARMA9于一体的异构多核处理器优势，在Zynq的可编程逻辑（PL）端完成载波70MHzQPSK数字信号采集和相干解调、解调后基带信号在ARM处理器（PS）端采用RTP实时传输协议进行以太网传输。论文研究内容主要包括以下几个方面：对XilinxZynq平台的配置与启动进行研究，在ZedBoard中移植了Linux操作系统，并且建立了对应Linux系统版本的交叉编译工具链，成功的在ZedBoard平台中移植了RTP协议实时传输所需的jrtplib-3.7.1库和jthread-1.2.1库，以及设计了本文的软硬件协同设计开发流程，为本文设计方案的实施作充分的准备。结合QPSK数字解调的基本原理，设计了基于ZedBoard的QPSK数字解调和以太网传输的系统框图，以及根据解调的实际需要选择了ADI公司的AD9467FMC子板作为数字信号采集板，设计了采集控制IP核。在MATLAB/Simulink中完成了解调算法的仿真，利用XilinxSystemGeneratorforDSP工具实现算法仿真到VerilogHDL硬件描述语言的转换，最终将解调算法封装成Xilinx嵌入式系统EDK工程中的算法IP核，并且将算法IP核和采集控制IP核以及Zynq的ARM处理器相连，编写相应的驱动程序，搭建了整个设计的硬件平台。本文针对载波70MHz带宽10MHz的QPSK调制信号情况在SystemGenerator中搭建了Costas环数字解调模型，详细的介绍了数控振荡器（NCO）、环路滤波器（LF）和低通滤波器的设计及参数设置。设计了Linux系统下RTP实时传输流程，编写了Linux系统下RTP实时传输应用程序。最后，完成对Zynq的PS端控制AD子板进行70MHz中频信号采集的性能测试，和RTP协议以太网实时传输的性能测试，以及分别设置不同的QPSK信号的载波频率与本地NCO产生信号的频差进行Costas环相干解调仿真测试，给出了仿真测试结果。仿真测试结果表明，本文的设计的基于ZedBoard的QPSK数字解调和以太网传输方案的正确性和可行性。
【作者】胡典荣；
【导师】郭春生；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，通信与信息系统，2014，硕士
【关键词】QPSK；ZedBoard平台；RTP协议；SystemGenerator；

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