直接序列扩频通信原理的VHDL实现

论文摘要

现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好、保密性强。扩频通信技术具备了以上优点,因而具有广阔的应用前景。随着微电子技术和电子设计自动化（EDA）技术的迅速发展,使得可编程逻辑器件凭借其高速的数据吞吐率和快速灵活的开发成为数字信号处理领域的新生力量,利用EDA技术来实现扩频通信得到了越来越广泛的应用。本论文主要研究和实现了基于VHDL的直接序列扩频通信原理。（1）通过分析扩频技术的发展和研究现状,指出了用EDA方式实现扩频通信系统的优越性及本课题的研究意义。（2）研究了直接序列扩频通信原理的技术基础、伪随机序列码产生、扩频数字调制和解调方法、同步等问题。根据系统功能要求,构建了系统的整体模型,给出了总体设计方案。（3）根据直扩系统的一般模型,对发送模块部分m序列发生器、信息帧模块、扩频调制模块、QDPSK调制的码变换模块,接收模块部分码反变换模块、位同步模块、解扩频模块等各个功能模块进行设计。（4）以MAX+plusⅡ软件为设计平台,用VHDL语言对直接序列扩频原理模型的各个模块进行编程实现,最后对发送总体模块和接收总体模块进行联接与调试,所有的设计都通过了接近于实际情况的后仿真,结果表明,文中的设计达到了预定的指标。仿真结果验证了方案的可行性,这为设计更高集成度和灵活性的通信系统提供了基础。本文的设计经过适当的完善之后能够方便的下载到FPGA芯片上,转换成扩频实物,进而广泛的应用于无线通信领域。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 国内外相关领域的研究状况及趋势
• 1.2.1 扩频通信技术的发展状况
• 1.2.2 FPGA 用于开发扩频通信系统发展状况
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 扩频通信系统技术基础
• 2.1 扩频通信系统基本概念
• 2.1.1 扩频通信系统的分类
• 2.1.2 扩频通信理论依据
• 2.2 扩频通信系统的基本模型
• 2.3 调制解调技术
• 2.4 伪随机序列码
• 第3章 直接序列扩频通信总体设计
• 3.1 直接序列扩频通信总体设计方案
• 3.2 系统的同步问题
• 3.3 各部分在实现过程中的位置及关系
• 3.4 仿真平台编程工具的选取
• 第4章 直接序列扩频发送模块设计与实现
• 4.1 m 序列发生器模块
• 4.1.1 直接序列扩频通信中扩频码序列的选择
• 4.1.2 系统中扩频码序列实现抗干扰和通信双方相互识别的依据
• 4.1.3 系统扩频序列实现相互识别的原理
• 4.1.4 系统中m 序列和码长的确定
• 4.1.5 m 序列的产生
• 4.2 信息帧模块的设计
• 4.2.1 数字通信中的帧结构
• 4.2.2 帧结构的选择
• 4.2.3 32 位帧结构的实现
• 4.3 信息的扩频调制模块的设计
• 4.4 QDPSK 调制的码变换模块的设计与实现
• 4.5 发送模块的整体构成
• 4.5.1 m 序列产生器与扩频调制的顶层综合程序
• 4.5.2 信息封装成帧结构并进行扩频调制的顶层综合模块
• 第5章 直接序列扩频接收模块设计与实现
• 5.1 码反变换模块
• 5.2 位同步模块的设计与实现
• 5.2.1 滤波法
• 5.2.2 锁相法
• 5.2.3 位同步的实现方案
• 5.3 解扩频模块
• 5.3.1 解扩频原理
• 5.3.2 m 序列的同步
• 5.3.3 m 序列的同步与解扩频综合实现的方案
• 5.4 帧同步模块的设计与实现
• 第6章 直接序列扩频综合调试仿真
• 总结与展望
• 1.本文研究工作总结
• 2.研究展望
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间发表的论文
• 附录B 攻读学位期间参加的科研项目
• 附录C 部分源代码及波形仿真图
• 致谢