扩频收发系统的算法研究及VLSI设计

论文摘要

本文的研究内容是扩频收发系统的算法研究及VLSI设计,并采用了DMPSK调制方式。DS/DMPSK调制方式具有频谱利用率高、抗干扰能力强、保密性能好等优点,因此在军用通信和民用通信中都得到了广泛的应用。本文提出了一种通用数字DS/D-MPSK收发机的实现方案。该方案采用了成型滤波、直接数字合成（DDS）、正交调制、数字匹配滤波和延时差分解调等技术,采用直接中频带通采样方式,采样后的数字信号分别通过I、Q路中频数字匹配滤波器.在捕获PN码信息的时候利用高倍采样产生的多路相关值,直接获得基带数字信息,不需要伪码精同步,也没有传统意义的提取载波同步用于相干解调,用两路信号分别延时相乘完成解差分。这种方法不需要NCO进行下变频,也不需要恢复本地载波,只需要将I/Q两路分别延时一个信息码元的间隔Tb再与本身信号相乘（实现相干解调）即可,相乘后的信号通过低通滤波器（已滤除中频）,即可得到基带相关峰.由于相乘的结果反映了前后码元的相对相位关系,所得的相关运算结果,通过判决恢复出来的已经是原始的数字信息,不需要再进行差分译码了,同时也可以得到位同步信息。简单易行,具有一定的新意和较高的实用价值。该方案已经应用于某公司的“多频段、多模式机载数字超短波电台”和“软件无线电数传电台”的项目中。在一片FPGA上实现了DS/DBPSK、DS/DQPSK和DS/D8PSK等多种调制解调模式.该方案可以适应不同基带数据速率、不同伪随机码和不同中频的DS/DMPSK的调制和解调。实际测试结果表明,该方案是正确的,可行的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 软件无线电概述
• 1.2 数字通信系统的设计和实现
• 1.3 本短波无线电台概述
• 1.4 课题来源及主要工作
• 第二章 系统方案论述
• 2.1 扩频通信技术理论
• 2.1.1 抗干扰理论基础
• 2.1.2 直接序列扩频方式（DSSS）抗干扰性能分析
• 2.2 DS/DMPSK发射机原理
• 2.2.1 差分编码
• 2.2.2 直接序列扩频
• 2.2.3 星座图映射
• 2.2.4 成形内插滤波
• 2.2.5 伪随机信号的调制
• 2.2.6 发射机输出的Matlab仿真结果
• 2.3 DS/DMPSK的接收机原理
• 2.3.1 中频直接带通采样
• 2.3.2 解扩解调原理
• 2.3.3 CIC滤波
• 2.3.4 门限判决及基带数据和时钟提取
• 第三章 系统电路的VLSI实现
• 3.1 发射机的VLSI实现
• 3.1.1 PN码生成模块
• 3.1.2 星座图映射模块
• 3.1.3 FIR滤波器模块
• 3.1.4 NCO模块
• 3.2 接收机的VLSI实现
• 3.2.1 解扩解调模块
• 3.2.2 CIC滤波器模块
• 3.2.3 判决及同步时钟提取模块
• 3.2.4 电路的仿真结果
• 第四章 FPGA仿真平台及硬件设计
• 4.1 收发机的方案设计
• 4.1.1 技术指标
• 4.1.2 电台的模块划分及总体框图
• 4.1.3 接口信号
• 4.2 FPGA验证平台
• 4.2.1 FPGA的设计流程
• 4.2.2 FPGA的开发工具
• 4.2.3 主要器件的简介
• 4.2.4 宽带跳频频率综合器
• 4.2.5 电路方框原理图
• 第五章 系统测试结果
• 5.1 印刷板照片
• 5.2 发射部分的测试结果
• 5.3 接收部分的测试结果
• 5.4 功能和抗干扰测试结果
• 第六章 论文总结
• 6.1 论文结构及项目总结
• 6.2 工作总结
• 6.3 下一步工作
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果