短波猝发数传系统的研究与实现

论文摘要

短波通信具有的机动灵活和通信距离远等特点,使得短波通信在军事通信中具有十分重要的地位。然而由于短波信道频带比较窄,传播特性不稳定,信号易被截获或干扰,因此必须采用抗干扰技术来提高系统的性能。本文的主要内容就是介绍在短波信道中传输数据时,如何提高系统的抗干扰性能。根据系统的要求,并结合短波信道的特点,本文设计了一个DS-QPSK数传系统,该系统可在50ms内成功传输192比特的有用信息。系统主要采用直接序列扩频技术、QPSK调制技术来提高系统的抗干扰性能,采用猝发的方式来发送数据。由于发送时间随机分布,不易被敌人侦听或干扰,因而可以起到比较好的抗截获效果。首先介绍了短波猝发数传系统的基本理论,给出了一种系统的实现方案。然后接着对该实现方案进行Matlab仿真,以验证其正确性和可行性。最后再在以TMS320VC5509 DSP和CYCLONE FPGA为核心的平台上进行了硬件实现。经测试,系统的各方面性能均满足设计要求。为了进一步提高系统的性能,还可以对数据信息进行1/2卷积编码。本文的最后对卷积编码和Viterbi译码的基本原理进行了研究,并给出了一种Viterbi译码器的FPGA实现方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 短波通信概述
• 1.1.1 短波通信的特点
• 1.1.2 现代短波通信新技术与新体制
• 1.1.3 短波通信的发展趋势
• 1.2 本文所做的工作
• 第二章 短波猝发数传系统中的基本理论
• 2.1 短波信道理论
• 2.1.1 短波信道的基本概念
• 2.1.2 短波信道的物理特性
• 2.1.3 多径效应及其对数字传输的影响
• 2.1.4 多普勒频移及其对数字传输的影响
• 2.2 扩频通信技术
• 2.2.1 扩频通信理论基础
• 2.2.2 直接序列扩频原理
• 2.2.3 扩频对系统性能的改善
• 2.2.4 扩频系统的同步
• 2.3 数字调制技术
• 2.3.1 脉冲成形技术
• 2.3.2 QPSK 调制技术
• 第三章 DS-QPSK 数传系统及其关键技术介绍
• 3.1 系统总体介绍
• 3.2 扩频序列的选取
• 3.3 QPSK 调制与脉冲成形
• 3.4 Hilbert 变换
• 3.5 扩频码同步
• 3.6 帧同步和信号判决
• 第四章 系统的硬件实现方案
• 4.1 系统硬件平台介绍
• 4.2 TMS320VC5509 DSP 简介
• 4.3 Cyclone 系列FPGA 简介
• 4.4 模数及数模转换单元
• 4.4.1 模数转换器AD7492 简介
• 4.4.2 数模转换器TLV5619 简介
• 4.5 系统整体设计
• 4.6 地址与中断分配
• 4.6.1 地址分配
• 4.6.2 中断分配
• 4.7 数字相关器的FPGA 设计
• 4.7.1 总体设计思想
• 4.7.2 希尔伯特变换部分
• 4.7.3 相关运算部分
• 4.7.4 外围接口设计
• 4.7.5 关键模块设计
• 第五章 卷积编码及Viterbi 译码
• 5.1 卷积编码理论
• 5.1.1 卷积码的基本概念
• 5.1.2 卷积码的表示
• 5.2 Viterbi 译码的原理
• 5.2.1 Viterbi 译码算法的总体描述
• 5.2.2 Viterbi 译码器的特点及截尾译码算法
• 5.2.3 Viterbi 译码软判决与硬判决算法
• 5.3 Viterbi 译码器的FPGA 实现
• 5.3.1 分支度量单元（BMU）
• 5.3.2 加比选单元（ACSU）
• 5.3.3 溢出控制单元
• 5.3.4 幸存路径存储单元（SMU）
• 5.3.5 Viterbi 译码器的仿真结果
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者读研期间研究成果