基于FPGA的DS/FH混合扩频调制系统的实现

论文摘要

随着用户对各种实时多媒体业务需求的增加,以GSM为代表的第二代移动通信系统（2G）已远远不能满足用户对高速率数据业务的需求,促进了以多媒体业务为主要特征的第三代移动通信系统（3G）迅速发展。FPGA以其高速率、高性能的处理能力,强有力地支持了CDMA、软件无线电、多用户检测等先进技术的3G移动通信设备的实现。本文在Xilinx公司的集成开发环境ISE6.2中,主要采用Verilog语言编程,辅以调用IP核和原理图输入方式,设计实现了一个DS/FH混合扩频调制系统。扩频调制子系统实现了扩频增益为64的直接序列扩频调制;跳频子系统以DDS为核心,通过改变频率控制字实现跳频,实现了跳频速率为1000跳/秒的跳频信号。载波调制子系统可以实现BPSK、QPSK两种调制方式。本论文中所有的仿真都是在ISE6.2中编写测试文件,调用ModelSim SE 6.0实现仿真。在实现各子系统仿真测试基础之上,使用XST进行系统综合,成功地得到了DS/FH混合扩频调制仿真波形。在此基础之上,研究掌握了DP-FPGA开发实验板的内容结构和使用方法,设计和安装了外接高速DAC芯片和低通滤波器等硬件电路。并采用DP-FPGA开发实验板上Xilinx公司的SpartanⅡ系列XC2S100-6PQ208开发芯片进行下载测试,在实验板上测试获得了正确的扩频调制信号,但由于经验不足,载波调制跳频信号存在问题。论文对仿真和实验结果进行了分析,得到了一些有益的结论。测试结果表明:本设计能够正确实现扩频调制、跳频、BPSK载波调制、QPSK载波调制,输出的DS/FH混合扩频调制仿真波形正确。扩频调制子系统仿真电路下载测试成功,测试的扩频调制信号正确。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 移动通信的发展现状
• 1.2 扩频技术的发展和研究热点
• 1.3 FPGA的发展及其在无线通信中的应用
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 第2章 扩频通信系统的工作原理
• 2.1 直接序列扩频通信系统
• 2.1.1 扩频通信系统概述
• 2.1.2 扩频系统调制方式
• 2.1.3 扩频序列
• 2.2 频率跳变通信系统
• 2.2.1 频率跳变通信系统的原理
• 2.2.2 DDS基本原理
• 2.2.3 跳频图案
• 2.3 混合扩频通信系统
• 第3章 系统的FPGA仿真与实现
• 3.1 FPGA开发平台简介
• 3.1.1 FPGA的原理与结构
• 3.1.2 FPGA常用的开发工具
• 3.1.3 硬件描述语言（HDL）
• 3.2 系统总体方案
• 3.2.1 系统构成与参数设计
• 3.2.2 跳频图案参数设计
• 3.3 系统子模块设计
• 3.3.1 信源与时钟模块
• 3.3.2 直接序列扩频模块
• 3.3.3 跳频器模块
• 3.3.4 载波调制模块
• 3.4 DS/FH混合扩频调制系统
• 3.5 开发平台输出电路设计
• 3.5.1 开发平台简介
• 3.5.2 数模转换电路设计
• 3.5.3 低通滤波器设计
• 3.5.4 系统合成
• 第4章 系统的测试结果及分析
• 4.1 扩频调制子系统的仿真结果及分析
• 4.1.1 PN码电路仿真及分析
• 4.1.2 扩频调制电路仿真及分析
• 4.2 跳频模块的仿真结果及分析
• 4.3 载波调制模块仿真及分析
• 4.3.1 BPSK载波调制电路仿真及分析
• 4.3.2 QPSK载波调制电路仿真及分析
• 4.4 DS/FH混合扩频调制系统仿真及分析
• 4.5 FPGA硬件开发平台测试结果及分析
• 4.5.1 下载测试方法
• 4.5.2 硬件开发平台电路调试及结果分析
• 4.6 DS/FH混合扩频调制系统设计经验
• 4.6.1 FPGA设计经验
• 4.6.2 Verilog使用经验
• 第5章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 研究生履历