扩频通信芯片STEL-2000A的初步改进及其FPGA实现

论文摘要

在一般的无线通信系统中,调制解调方案的设计目的是尽可能地最小化传输带宽。而扩频技术恰恰相反,它将信号的频谱扩展以后再进行传输,扩频信号的实际传输带宽往往比窄带信号传输带宽大好几个数量级。但是扩频技术有它的优点,它允许多个用户同时使用同一个带宽,而彼此之间没有太大的干扰。因此,扩频通信技术常常被用在多用户通信系统中,此时其带宽效率会非常高,并且有很强的抗干扰、抗多径效应的能力。扩频通信系统的主要模块一般采用扩频通信芯片来实现,由于国内半导体生产工艺和设计水平的限制,这方面的产品比较少且应用范围有限,主要集中在远程跟踪、智能家电等民用领域。所以,大多数应用中主要采用国外生产的芯片,在国防项目中也是如此。考虑到国家安全问题且为了增加芯片设计的灵活性,国内出现很多基于FPGA实现扩频通信芯片功能的项目。本论文主要针对目前广泛使用的扩频芯片STEL-2000A进行研究,基于Xilinx公司的Virtex-Ⅱpro开发板实现了一个简单的扩频系统,并对该系统的各个模块以及整个系统进行了相应的功能仿真及时延时序仿真。本论文工作的重点是对匹配滤波器模块进行详细的幅值误差分析,提出更加优化的幅值近似公式。此外,针对差分解调模块提出一种新的查找表方法,查找表方法不仅可以正确实现差分解调模块功能且实现简单,降低了计算量和资源占用量,充分显示出了改进方法的优势。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.1.1 扩频通信技术简介
• 1.1.2 扩频通信技术的发展及应用
• 1.2 扩频通信芯片国内外研究现状
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.3 扩频通信系统的理论基础
• 1.3.1 扩频通信系统基本原理
• 1.3.2 直接序列扩频系统（DS-SS）
• 1.4 论文主要研究内容及章节安排
• 第二章 FPGA及开发平台简介
• 2.1 可编程逻辑器件基础
• 2.2 FPGA芯片的工作原理
• 2.3 Xilinx FPGA的基本架构
• 2.4 系统开发语言VHDL简介
• 2.5 Xilinx公司的ISE开发平台
• 2.6 本章小结
• 第三章 扩频通信芯片STEL-2000A功能实现及初步改进
• 3.1 STEL-2000A功能概述
• 3.2 系统功能分析及模块划分
• 3.2.1 发射子系统
• 3.2.2 接收子系统
• 3.3 发射子系统设计
• 3.3.1 串并转换模块实现
• 3.3.2 差分编码模块实现
• 3.3.3 PN码生成器及扩频处理
• 3.3.4 数控振荡器NCO的设计实现
• 3.3.5 QPSK调制器的设计实现
• 3.4 接收子系统设计
• 3.4.1 下变频器的设计实现
• 3.4.2 匹配滤波器的设计实现
• 3.4.3 差分解调模块的改进
• 3.5 实验结果分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 结论与展望
• 4.1 研究工作总结
• 4.2 工作展望
• 参考文献
• 在学期间的研究成果
• 致谢