多点无线扩频通信系统数字化接收技术的研究与FPGA实现

论文摘要

扩频通信具有较强的抗干扰、抗侦查和抗衰落能力,可以实现码分多址,目前广泛应用于通信抗干扰、卫星通信、导航、保密通信、测距和定位等各个方面。另外,随着集成电路技术的飞速发展,数字接收机和软件无线电也已经是现代通信研究的一个热点。本文正是顺应这种发展趋势,在某工程项目的通信分系统中建立CDMA直接序列扩频通信系统。本文作者承担了多点无线扩频通信系统的研究,建立了一个完整的仿真系统。提出了适合于本系统的实现算法,同时还建立了基于软件无线电平台的系统的全FPGA设计和实现,包括各个模块的测试和整个系统的联合测试。文章的主要内容如下:1.简述了扩频通信及软件无线电的发展及现状。2.对直扩系统的基本原理和系统中采用的相关关键技术进行了阐述。相关关键技术包括扩频码的研究和选取,扩频码同步的研究,包括捕获算法和跟踪算法的研究,以及自适应门限的研究。3.详细讨论了该多点无线通信系统的设计与实现,提出了适合于本系统的算法。首先阐述了系统的总体设计方案和设计参数,接着分为物理层和链路层详细阐述了各个模块的设计与仿真,包括matlab仿真和modelsim仿真,文中给出了大量的仿真结果图。仿真结果证明算法的正确性,仿真性能也能满足系统设计的要求。4.介绍了该多点无线通信系统的硬件平台与系统调试。首先介绍了系统的硬件平台和硬件框图,介绍了系统的相关器件及其配置,接着介绍了FPGA的开发流程、开发工具、设计原则及遇到的相关问题,最后介绍了系统的设计验证与性能分析,给出了系统的调试方案和调试结果。本文所讨论的多点无线通信系统已经在某工程项目的通信分系统中实现。目前工作正常,性能良好,具有通用性、可移植性,有重要的理论及实用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 扩频通信概述
• 1.2 软件无线电概述
• 1.3 作者主要工作
• 1.4 论文结构及内容安排
• 第二章 系统的相关关键技术
• 2.1 直接序列扩频通信
• 2.1.1 直扩系统的组成
• 2.1.2 直扩系统的信号分析
• 2.2 扩频码
• 2.3 扩频码同步
• 2.3.1 同步的不确定性
• 2.3.2 捕获算法分析
• 2.3.2.1 滑动相关法
• 2.3.2.2 数字匹配滤波器法
• 2.3.3 跟踪算法分析
• 2.3.3.1 延迟锁相环
• 2.3.3.2 τ抖动环
• 2.4 自适应门限
• 2.5 本章小结
• 第三章 多点无线通信系统的设计与实现
• 3.1 系统概述与系统框图
• 3.1.1 下行链路
• 3.1.2 上行链路
• 3.1.3 系统的层次化设计模型
• 3.2 系统主要设计参数
• 3.3 物理层设计与实现
• 3.3.1 发送机设计与实现
• 3.3.2 接收机设计与实现
• 3.3.3 扩频码的同步
• 3.4 链路层设计与实现
• 3.4.1 串并变换子层
• 3.4.2 Reed-Solomon 编解码子层
• 3.4.3 组帧子层
• 3.4.4 RS232 串口收发子层
• 3.5 本章小结
• 第四章 系统调试与性能分析
• 4.1 系统硬件平台
• 4.1.1 Spartan-3 FPGA
• 4.1.2 放大器
• 4.1.3 AD9777
• 4.2 FPGA 开发工具及开发流程
• 4.2.1 开发工具
• 4.2.2 开发流程
• 4.3 FPGA 设计的基本原则和相关问题
• 4.4 设计验证
• 4.4.1 测试框图
• 4.4.2 测试方法
• 4.4.2.1 内部测试
• 4.4.2.2 外部测试
• 4.5 性能分析
• 4.5.1 资源占用
• 4.5.2 运行速度
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结
• 5.1 本文工作
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间的研究成果