跳频通信系统同步方案设计及其FPGA实现

发布时间：2020-03-18 23:22

【摘要】：军用战术导弹数据无线传输过程中,对保密性要求较高,其通信方式应具有较强的抗干扰性和抗截获能力。跳频通信系统具有良好的保密性、抗干扰和抗截获能力,因此选择跳频通信作为军用战术导弹数据无线传输的通信方案,同步技术是跳频通信中关键技术之一。本文基于课题的各项指标要求设计了跳频通信系统的同步方案并进行FPGA实现。本文通过对课题中军用战术导弹通信的指标解读,基于通信过程中收发双方时钟同源且无多普勒频偏的情况,设计了一套包括帧同步、位同步和跳频图案同步的跳频同步方案,该同步方案结构简单且满足军用战术导弹通信系统的技术指标。其中,帧同步设计分为帧粗检测和帧精确同步,首先利用能量检测法,实现每帧数据的粗同步,滑动窗口内的能量累加运算采用延时和累加操作,方法简单可行并降低了资源消耗。然后在位同步的基础上利用状态机思想对码元数据进行帧同步序列的精确同步,在帧精确同步硬件实现过程中,将搜索态设置为持续对帧同步序列进行搜索,直至帧同步成功,该方法避免了帧同步序列的漏检,提高了战术导弹通信质量;位同步实现码元的定时同步,在位同步方案设计中,采用数字锁相法,该方法提取的位同步信号精确度高且误差小;跳频图案同步实现载波的频率和跳变时间上的同步,为增强通信过程的抗干扰能力,跳频图案同步采用匹配滤波器同步法来实现,并具有建立同步时间短的优点。本文对方案中帧同步、位同步和跳频图案同步进行FPGA实现。使用Verilog HDL硬件描述语言在Xilinx公司的ISE 14.7软件上采用自顶向下的方法实现跳频同步系统的编程,然后采用Mentor公司的ModelSim SE软件进行仿真验证。通过分析仿真结果,该同步方案的设计达到了预期的效果,能够在短时间内建立同步并具有结构简单等优点,最后加入基带系统进行硬件测试,结果符合项目指标要求,具有一定的应用价值和参考价值。
【图文】：

图２－３跳频图案［ｕ］步示意图逡逑载波同步主要是解决当发送端和接收端有相对快速移动产生的多普勒效对速率很高的情况下，载波频偏不容忽视。由于课题指定测试环境为收发钟同源且无多普勒偏移，所以无需做载波同步，并且即使有些许频偏，系ＧＭＳＫ邋（Ｇａｕｓｓｉａｎ邋Ｍｉｎｉｍｕｍ邋Ｓｈｉｆｔ邋Ｋｅｙｉｎｇ，高斯最小频移键控）调制和一分检测的方法，在解调过程中将产生的本地载波和接收信号相差一个相位比特差分检测后也可以消掉载波频偏。所以在同步方案设计时不考虑载波问题，以下方案设计也都是基于收发双方时钟同源且无多普勒偏移的条件的。逡逑２．３跳频通信技术指标逡逑课题以军用战术导弹为应用背景，跳频通信系统主要用于战术导弹的保抗截获无线传输，主要参数及概念如下：逡逑（１）跳频通信系统的带宽指系统载波跳变的频率范围宽度［：ｗ＾。跳频统跳变的带宽范围越大，其抗侦查性越强，所以应当尽可能在整

逦时间ｔ逦时间ｔ逡逑图２－３跳频图案［ｕ］步示意图逡逑载波同步主要是解决当发送端和接收端有相对快速移动产生的多普勒效应，逡逑相对速率很高的情况下，，载波频偏不容忽视。由于课题指定测试环境为收发双方逡逑时钟同源且无多普勒偏移，所以无需做载波同步，并且即使有些许频偏，系统使逡逑用ＧＭＳＫ邋（Ｇａｕｓｓｉａｎ邋Ｍｉｎｉｍｕｍ邋Ｓｈｉｆｔ邋Ｋｅｙｉｎｇ，高斯最小频移键控）调制和一比特逡逑差分检测的方法，在解调过程中将产生的本地载波和接收信号相差一个相位％邋，逡逑一比特差分检测后也可以消掉载波频偏。所以在同步方案设计时不考虑载波频偏逡逑的问题，以下方案设计也都是基于收发双方时钟同源且无多普勒偏移的条件下进逡逑行的。逡逑２．２．３跳频通信技术指标逡逑课题以军用战术导弹为应用背景，跳频通信系统主要用于战术导弹的保密数逡逑据抗截获无线传输
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN914.41

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本文编号：2589328