高动态DS/FH混合扩频接入系统的研究及其FPGA设计

论文摘要

DS/FH混合扩频技术综合了DSSS和FHSS两种扩频方式的优点,具有更强的抗干扰、抗截获能力。本文基于平流层通信平台,对高动态环境下基于DS/FH混合扩频技术做了以下几个方面的研究:1.研究了平流层通信系统,分析了DS/FH混合扩频技术的原理和特点,在此基础上,给出了高动态基于DS/FH混合扩频技术平流层通信系统的原理和结构。2.完成高动态环境下基于DS/FH混合扩频技术接入系统的发射机和接收机的结构设计,提出了一种易于FPGA实现的接收机的实现方案。3.设计了一种在高动态环境下DS/FH混合扩频信号捕获和跟踪算法。完成系统中各个部分的MATLAB仿真以及系统的整体仿真。4.研究了宽间隔、非重复、素数跳频序列族的性能,设计一种抗干扰、抗截获能力强的跳频序列族,完成其性能的MATLAB仿真。5.完成系统发射机以及部分接收机模块的Verilog语言开发和FPGA设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究工作的背景及意义
• 1.2 DS/FH 技术的国内外发展动态
• 1.3 课题目标与难点分析
• 1.4 本文的主要研究工作及章节安排
• 第二章 DS/FH 混合扩频通信系统原理
• 2.1 扩频通信原理
• 2.1.1 扩展频谱通信理论基础
• 2.1.2 扩频通信系统的数学模型
• 2.1.3 扩频通信系统的性能指标
• 2.1.4 扩频通信的几种方式
• 2.2 DS/FH 混合扩频通信系统
• 2.2.1 直接序列扩频通信系统
• 2.2.2 跳频扩频通信系统
• 2.2.3 DS/FH 混合扩频通信系统
• 2.3 本章小结
• 第三章 DS/FH 系统的方案设计及其关键技术的研究
• 3.1 系统发射机方案论证
• 3.1.1 跳频实现
• 3.1.2 多通道设计
• 3.1.3 直接序列扩频PN 码的选择
• 3.1.4 QPSK 调制
• 3.1.5 波形成型
• 3.2 系统接收机方案论证
• 3.2.1 多通道选择和解跳的实现
• 3.2.2 数字直接频率合成器DDS 与数控振荡器NCO 的设计
• 3.3 高动态DS/FH 混合扩频信号的捕获
• 3.3.1 跳频信号的捕获
• 3.3.2 DSSS 信号的捕获
• 3.3.3 FHSS 与DSSS 信号的联合捕获
• 3.4 DS/FH 混合扩频信号中直接扩频PN 码和跳频PN 码的跟踪
• 3.5 DS/FH 系统的载波跟踪
• 3.5.1 基于 COSTAS 环的载波跟踪
• 3.5.2 系统中COSTAS 鉴别算法的设计
• 3.5.3 载波跟踪的仿真结果
• 3.6 单用户系统整体的同步流程及整体性能
• 3.6.1 单用户系统的整体同步流程分析
• 3.6.2 系统的整体性能分析
• 3.7 DS/FH 混合扩频系统的多用户技术的研究
• 3.7.1 多用户实现方案FH/CDMA 和DS/FHMA 的比较
• 3.7.2 本系统多用户的实现方案设计
• 3.7.3 宽间隔、非重复、素数跳频序列族的研究
• 3.8 本章小结
• 第四章 DS/FH 混合扩频发射机和接收机的FPGA 设计
• 4.1 DS/FH 混合扩频发射机的FPGA 设计
• 4.1.1 时钟管理和数据产生
• 4.1.2 直接序列扩频
• 4.1.3 波形成型和上采样
• 4.1.4 QPSK 调制
• 4.1.5 跳频调制控制模块
• 4.2 DS/FH 混合扩频接收机的FPGA 设计
• 4.2.1 数控振荡器NCO 模块
• 4.2.2 快速傅里叶变换FFT 模块
• 4.2.3 COSTAS 鉴别器和环路滤波器
• 4.3 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间的研究成果