CDMA扩频通信系统同步技术研究与实现

论文摘要

CDMA是码分多址的英文缩写(Code Division Multiple Access),它是在数字技术的分支—扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。CDMA技术的出现源于人们对更高质量无线通信的需求,通信业界内越来越多专家认为CDMA技术是本世纪无线通信最重要的多址接入手段之一。随着通信技术的日益成熟,扩展频谱技术凭借其特有的发展优势,显示出极强的生命力,尤其是在电子对抗的今天,扩频通信系统由于其独特的抗干扰能力以及隐蔽性,在军事通信上获得了广泛的应用。同步技术是扩频通信系统中的关键技术之一,也是一个最为重要的实际问题。时间、频率同步是扩频接收机信号检测的基础,所以通信系统能否有效可靠的工作,很大程度上取决于同步性能的优劣。本文基于CDMA扩频通信系统的数字中频模块为研究对象。本人在深入分析同步技术几种常用的捕获和跟踪技术的基础上,主要负责完成CDMA系统前向链路和反向链路方案设计,完成数字中频模块的硬件设计,以及基于FPGA的同步算法Verilog HDL设计、Modelsim仿真和在板测试工作。最终将该CDMA扩频通信系统应用于某武器系统的指挥控制当中,实现数据语音双向传输功能。主要内容为:1.概述了扩频通信系统和同步技术的理论基础。2.分析了同步系统几种常用的捕获、跟踪技术,分别给出了不同的实现方案、系统框图等。3.介绍了CDMA系统前向链路和反向链路的设计方案,以及同步方案。4.描述了CDMA系统数字中频模块的硬件实现平台。5.介绍了同步系统中的核心模块基于Verilog HDL的RTL级设计方案,给出了Modelsim仿真结果和系统的板级测试结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究课题概述
• 1.1.1 扩频通信发展简介
• 1.1.2 CDMA 技术简介
• 1.2 课题研究背景和意义
• 1.3 本论文的选题和研究内容
• 第二章 扩频通信系统原理与同步技术
• 2.1 扩频通信概述
• 2.1.1 扩频通信基本理论
• 2.1.1.1 信息论
• 2.1.1.2 编码理论
• 2.1.1.3 抗干扰理论
• 2.1.2 扩频系统基本类型
• 2.1.3 直扩系统性能
• 2.2 扩频通信的同步技术
• 2.2.1 PN 码同步
• 2.2.1.1 捕获
• 2.2.1.2 跟踪
• 2.2.2 载波同步
• 2.2.2.1 平方环载波同步法
• 2.2.2.2 Costas 环载波同步法
• 第三章 CDMA 系统上下行链路与同步设计方案
• 3.1 CDMA 网络总体方案
• 3.2 CDMA 下行链路设计
• 3.2.1 下行链路设计
• 3.2.1.1 中心站发射机实现方案
• 3.2.1.2 子站接收机实现方案
• 3.2.2 子站接收机PN 码同步与载波同步方案
• 3.2.2.1 PN 码同步
• 3.2.2.2 载波同步
• 3.3 CDMA 上行链路设计
• 3.3.1 上行链路设计
• 3.3.1.1 子站发射机实现方案
• 3.3.1.2 中心站接收机实现方案
• 3.3.2 中心站接收机PN 码同步与载波同步方案
• 第四章 CDMA 系统硬件设计与FPGA 实现
• 4.1 数字中频模块硬件平台
• 4.1.1 硬件平台的总体方案设计
• 4.1.2 系统参数设计
• 4.1.3 硬件平台实物及主要器件
• 4.2 同步系统核心模块的 FPGA 设计
• 4.2.1 基于HDL 的FPGA 设计流程
• 4.2.2 部分核心模块的FPGA 实现
• 4.2.2.1 PN 码同步模块
• 4.2.2.2 锁相环模块
• 4.3 数字中频模块板级测试
• 第五章 总结和展望
• 5.1 本论文研究总结
• 5.2 前景展望
• 致谢
• 参考文献