扩频通信系统及其同步技术的研究与实现

发布时间：2017-05-28 02:07

  本文关键词：扩频通信系统及其同步技术的研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：扩频通信技术具有抗干扰性、抗多径衰落、隐蔽性、可多址通信等诸多优点,因此被用于军事和民用领域。在扩频通信系统中,同步技术尤为重要。本文研究的是扩频技术中最常用的直接序列扩频通信系统及其同步技术,包括扩频码同步、载波同步、帧同步。其研究背景是视距环境下的低信噪比AWGN信道,传输数据为突发帧。主要工作体现在以下三个方面:首先研究了直接序列扩频通信系统中扩频码的捕获,包括串行搜索捕获法、并行搜索捕获法和基带匹配滤波器捕获法。然后研究了系统的载波同步算法。基于突发性的传输数据和低信噪比的AWGN信道,载波捕获阶段采用开环前馈方式,利用训练序列进行频偏的快速估计,研究了基于相邻点相位差和基于自相关函数的频偏估计器。跟踪阶段采用负反馈技术锁相环,研究了基于面向判决的DD算法。然后对三种扩频码捕获算法、4种频率估计器、基于DD算法的锁相环进行了仿真和性能分析。然后从性能和实现两方面考虑,设计了系统的同步方案,选择基带匹配滤波器扩频码捕获法、基于训练序列的帧同步和LR频偏估计器,以及基于DD算法的锁相环完成系统同步。在matlab仿真平台中完成了直接序列扩频通信系统收、发端的设计和仿真。最后对整个系统收、发端的硬件结构设计进行了详细阐述,并基于Altera公司的Cyclone III系列FPGA芯片EP3C120F780I7对整个系统进行了硬件实现。通过simulink和modelsim的联合仿真以及下板测试验证了实现的正确性。
【关键词】：直接序列扩频 训练序列 扩频码捕获 载波同步 现场可编程门阵列
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN914.42
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 缩略词表13-14
• 第一章 绪论14-19
• 1.1 引言14-17
• 1.1.1 扩频技术简介14-16
• 1.1.2 扩频技术研究背景与现状16-17
• 1.2 扩频通信技术类型17-18
• 1.3 本文的主要工作和结构安排18-19
• 第二章 直接序列扩频通信系统19-27
• 2.1 直接序列扩频技术19-20
• 2.2 伪随机序列20-21
• 2.3 直接序列扩频通信系统框图21-26
• 2.3.1 发送端21-22
• 2.3.2 接收端22-24
• 2.3.3 接收端工作状态24
• 2.3.4 扩频通信系统的同步问题24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 直接序列扩频通信系统同步算法27-50
• 3.1 同步不确定性的来源27
• 3.2 扩频码捕获27-33
• 3.2.1 串行搜索捕获法28-29
• 3.2.2 并行搜索捕获法29-30
• 3.2.3 匹配滤波器捕获法30-32
• 3.2.4 扩频码捕获法的性能分析32-33
• 3.3 载波同步33-40
• 3.3.1 载波同步偏差对系统性能的影响34-35
• 3.3.2 载波同步算法35
• 3.3.3 频偏估计器35-38
• 3.3.4 锁相环38-40
• 3.4 系统同步方案设计40-45
• 3.4.1 训练序列辅助同步41-42
• 3.4.2 帧同步42
• 3.4.3 载波捕获42-44
• 3.4.4 载波跟踪44-45
• 3.5 系统仿真45-49
• 3.5.1 发送端45-46
• 3.5.2 接收端46-49
• 3.6 本章小结49-50
• 第四章 直接序列扩频通信系统的FPGA实现50-73
• 4.1 浮点到定点的转换50
• 4.2 系统发送端设计与实现50-53
• 4.2.1 发送端扩频信号生成模块51-52
• 4.2.2 成形滤波器模块52-53
• 4.2.3 载波调制模块53
• 4.3 系统接收端设计与实现53-68
• 4.3.1 CORDIC模块54-57
• 4.3.2 载波解调模块57
• 4.3.3 相偏、频偏添加模块57-59
• 4.3.4 同步模块59-66
• 4.3.5 匹配滤波与解扩模块66
• 4.3.6 载波跟踪模块66-68
• 4.3.7 解映射模块68
• 4.4 功能验证与性能分析68-72
• 4.4.1 浮点与定点系统性能68
• 4.4.2 模块代码功能验证68-70
• 4.4.3 下板测试70-72
• 4.5 本章小结72-73
• 第五章 总结与展望73-75
• 5.1 论文工作总结73
• 5.2 工作展望73-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-78
• 个人简历、攻读硕士学位期间取得的成果78-79

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