通信系统实验常用算法的FPGA实现

论文摘要

本文提出了一种通信系统硬件实验平台的设计方案,该实验平台以开放性为设计原则,以FPGA为电路核心,采用软硬件结合的实验设计方法,可供学生在上面开展通信系统的各种实验。论文首先就本课题的研究背景、意义以及内容进行了概述。然后介绍了实验平台的总体设计方案,给出了平台的总体框图,并对平台上的主要器件FPGA及其开发工具做了详细的介绍。最后,论文重点分析了一些常用通信算法的FPGA程序设计,包括伪随机码产生和扩频、数字下变频、数字匹配滤波器、直接序列扩频以及调制解调等,并在其后给出了相应的仿真结果。由于广泛的应用了EDA技术,本实验平台具有良好的开放性和可定制性,可以在不变动硬件的情况下,对一些常用的通信实验进行创新和改进,并且可以根据具体的应用情况,设计专用的实验。大大提高了学生的积极性和创新性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 通信系统综合实验概述
• 1.2 研究状况
• 1.3 课题来源、意义及研究方向
• 1.4 论文构成及研究内容
• 第二章 总体方案及开发工具介绍
• 2.1 实验平台方案
• 2.2 FPGA设计与开发
• 2.2.1 可编程逻辑器件发展概述
• 2.2.2 可编程逻辑器件的优势
• 2.2.3 Cyclone系列FPGA芯片介绍
• 2.2.4 开发环境
• 2.2.5 FPGA设计流程
• 2.2.6 FPGA设计指导原则
• 第三章 通信系统典型实验原理与方案
• 3.1 伪随机码产生和扩频实验
• 3.2 数字下变频实验
• 3.2.1 下变频基本原理
• 3.2.2 数字下变频器的FPGA实现
• 3.2.3 数字下变频器的FPGA验证
• 3.3 数字匹配滤波器实验
• 3.3.1 基本原理
• 3.3.2 数字匹配滤波器的基本结构
• 3.3.3 数字匹配滤波器的FPGA实现及仿真结果
• 3.3.4 数字匹配滤波器的性能分析
• 3.4 直接序列扩频实验
• 3.4.1 CDMA基本原理
• 3.4.2 帧同步原理概述
• 3.4.3 m序列的捕获
• 3.4.4 实验结果
• 3.5 调制解调实验
• 3.5.1 FSK调制解调
• 3.5.2 PSK调制解调
• 第四章 硬件设计对软件方案的影响
• 4.1 系统任务划分
• 4.2 FPGA中实现数字下变频
• 4.3 接收机数学模型
• 4.4 利用AD9856实现多种类型的调制方式
• 第五章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间撰写的学术论文