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数字化直扩通信系统的研究与实现

作　者: 杨丽丽
导　师: 谭晓衡
学　校: 重庆大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 直接序列扩频通信 数字匹配滤波器 载波同步 FPGA
分类号: TN914.42
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 110次
引　用: 2次
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内容摘要


扩频技术具有保密性好,抗干扰、抗多径、抗衰落和抗噪音能力强,可多址复用和功率低等优点,在通信、定位、测距、控制等许多领域使用时都具有其独特的优势,因此在国际上受到普遍关注而迅猛发展。直接序列扩频(DSSS)通信因具有抗干扰能力强,通信距离远和可靠性高等优点而成为目前应用最广泛的一种扩频技术。随着软件无线电的兴起,扩频系统逐渐向数字化和软件化方向发展。全数字扩频系统具有功耗低、体积小、系统稳定性和可靠性高、通用性和灵活性好等优点。因此,扩频通信系统的全数字化已经成为当今发展的趋势。本文对直接序列扩频(DSSS)系统理论及其捕获性能进行了深入的研究,并采用FPGA实现了一个全数字化的DSSS系统。本文的主要研究内容和工作:①给出了直扩系统发射机和接收机的仿真模块图,并给出了仿真波形。②重点研究数字匹配滤波器(DMF)、基于自动判决门限电平控制(ADTLC)电路的自适应门限技术和改进科斯塔斯(COSTAS)环等的原理和性能,并在MATLAB/Simulink中搭建仿真平台进行仿真分析。③提出了一种改进的DMF结构,仿真分析了该结构的检测概率和虚警概率等捕获性能。④在Quartus环境下设计并仿真实现了直扩系统的各个模块,包括数字上变频(DUC)、数字下变频(DDC)、数字COSTAS环、数字匹配滤波器(DMF)、解扩单元等关键模块,并给出了各个模块的仿真波形。⑤完成硬件电路板的设计、制作与调试。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-12
  1.1 研究背景及意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-11
  1.3 本文内容安排  11-12
2 直接序列扩频通信基本理论  12-24
  2.1 扩展频谱通信基本原理  12
  2.2 直接序列扩频系统  12-15
    2.2.1 直扩系统基本原理  12-14
    2.2.2 直扩系统主要性能指标  14-15
  2.3 伪随机序列  15-17
  2.4 数字匹配滤波器（DMF）  17-18
  2.5 直扩系统仿真  18-22
    2.5.1 直扩系统框图  18-19
    2.5.2 系统仿真  19-22
  2.6 本章小结  22-24
3 直扩系统的关键技术  24-50
  3.1 传统DMF 捕获系统的检测概率和虚警概率  24-26
  3.2 改进DMF 结构及性能  26-31
    3.2.1 改进DMF 结构  26-27
    3.2.2 改进DMF 捕获系统的检测概率和虚警概率  27-30
    3.2.3 结论  30-31
  3.3 自适应门限技术  31-43
    3.3.1 恒虚警检测法  31-34
    3.3.2 自动判决门限电平控制电路  34-43
  3.4 载波同步技术  43-48
    3.4.1 数字COSTAS 环原理  44-45
    3.4.2 改进的数字COSTAS 环  45-48
  3.5 本章小结  48-50
4 直扩系统关键模块FPGA 设计与实现  50-68
  4.1 系统指标及参数  50
  4.2 发射系统关键模块设计与实现  50-54
    4.2.1 差分编码  50-51
    4.2.2 扩频码发生器与扩频调制  51-52
    4.2.3 成形滤波器  52-53
    4.2.4 数字上变频  53-54
  4.3 接收系统关键模块设计与实现  54-64
    4.3.1 数字下变频与载波同步  54-57
    4.3.2 数字匹配滤波器（DMF）  57-62
    4.3.3 解扩单元  62-64
    4.3.4 ADTLC 电路  64
    4.3.5 差分译码  64
  4.4 系统联合仿真  64-67
  4.5 本章小结  67-68
5 硬件电路设计与调试  68-74
  5.1 芯片选型  68-71
    5.1.1 FPGA 主芯片  68-69
    5.1.2 D/A 与A/D 芯片  69-71
  5.2 硬件电路制作  71-72
  5.3 硬件电路调试  72-73
  5.4 本章小结  73-74
6 总结与展望  74-76
致谢  76-78
参考文献  78-82
附录  82

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信系统（传输系统） > 跳频与扩展频谱通信系统 > 扩频通信
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