扩频接收机中数字AGC及DMF技术研究

论文摘要

现今,无线通信被广泛应用于商业、气象、军事、民用等领域。无线通信系统也渐渐由模拟体制不断向数字化体制过渡,传统的模拟接收机已难以适应现代通信的需求,随着数字信号处理技术和硬件水平的迅猛发展,利用软件化实现方式实现具有灵敏度高、选择性好、抗噪声能力强等优点的数字化接收机是当前的重要研究课题。在无线通信中,随着接收信号动态范围的不断增大,对接收机动态范围的要求也越来越高。因此,论文对自动增益控制(AGC)算法进行了研究,讨论AGC的不同实现方案,对不同算法进行了比较分别。基于AGC算法的仿真与分析,利用硬件描述语言对AGC进行仿真及编程实现。为降低硬件实现复杂度,论文根据不同的模值估计,提出了简化的AGC电路图,仿真与实现结果表明,简化算法可以保证处理精度的情况下大大降低硬件资源。扩频通信系统要求采用具有良好自相关和互相关特性的扩频码,常用的伪随机m序列不能提供足够多的码序列使得再多个用户进行通信时用户码不够,利用m序列的优选对构造的Gold码很好地解决了扩频码不够的问题。论文基于伪随机码理论和设计方案需要,对伪随机码序列m序列和Gold码序列的自相关特性和互相关特性进行了仿真分析,完成设计方案扩频码设计。数字匹配滤波器具有捕获速度快、精度高的优点,再数字通信系统中的到广泛应用。利用数字匹配滤波器进行直接序列扩频通信系统扩频码的捕获方法可以在一个扩频码周期内实现捕获,论文对不同信噪比条件下对PN码的捕获性能进行了仿真分析,完成数字匹配滤波器的数字化设计,以其为核心构建了一个全数字化扩频接收机,对系统的各个部分进行论证分析与仿真。试验测试表明,设计系统工作正常。系统仿真,FPGA设计,硬件实现表明此数字匹配滤波器与数字AGC电路在扩频通信系统中的应用是可行的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题研究背景及意义
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 2 直接扩频序列的基本理论
• 2.1 直接序列扩频概述
• 2.2 直接序列扩频的特点
• 2.3 直接序列扩频的应用模型
• 2.4 全数字接收机介绍
• 2.4.1 自动增益控制AGC
• 2.4.2 直接扩频系统中常用伪随机码
• 2.4.3 数字匹配滤波器
• 2.5 本章小结
• 3 数字AGC 的研究与设计
• 3.1 数字AGC 指标和算法分类
• 3.1.1 前馈式数字AGC
• 3.1.2 反馈式数字AGC
• 3.1.3 前馈+反馈式数字AGC
• 3.1.4 算法比较
• 3.2 数字AGC 前馈方式MATLAB 仿真分析
• 3.2.1 信号源的产生
• 3.2.2 前馈数字AGC Simulink 仿真总图
• 3.2.3 平均幅度的估计算法
• 3.3 本章小结
• 4 伪随机码和匹配滤波器的研究与设计
• 4.1 M 序列的生成
• 4.2 平衡GOLD 码序列的生成
• 4.3 M 序列和平衡GOLD 码的相关特性检测
• 4.4 数字匹配滤波器的原理和设计
• 4.4.1 理论推导
• 4.4.2 DMF 在MATLAB 中仿真及分析
• 4.5 本章小结
• 5 直接扩频系统的全数字接收机AGC 及DMF 的设计与实现
• 5.1 系统总体设计简介
• 5.2 发射子系统设计与实现
• 5.2.1 格雷差分编码调制模块
• 5.2.2 Gold 码寄存器模块设计与实现
• 5.2.3 XOR 模块设计与实现
• 5.2.4 时钟控制模块的设计和实现
• 5.2.5 数据变换模块的设计和实现
• 5.2.6 发端滚降滤波器设计与实现
• 5.3 接收子系统设计与实现
• 5.3.1 数字AGC 硬件电路设计实现
• 5.3.2 GOLD 码和匹配滤波器设计和实现
• 5.4 硬件实现及测试结果
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献