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本论文主要讨论了扩频通信的基本原理以及在实现中的两个关键技术——伪随机序列的产生和性质,以及伪随机序列的捕获和跟踪。并结合Xilinx公司最新的FPGA开发平台ISE5.0实现一套基带扩频系统芯片的项目实际,对其FPGA实现思路和方法进行了相关研究。
第一章介绍了无线扩频通信技术的发展状态以及国内外开发扩频通信芯片的现状,并给出了本论文的研究内容和安排。
第二章主要介绍了扩频通信的基本原理,主要包括扩频通信的理论基础和分类。并结合QPSK调制方式对本论文重点研究的直接序列扩频通信方式的数学模型进行了分析。
第三章主要介绍了扩频通信关键技术之一——伪随机序列的产生与性质。从最基础的移位寄存器序列分析引入m序列,并可以通过选择两个m序列优选对相加产生Gold序列。最后结合仿真,对m序列和Gold序列的自相关与互相关特性、功率谱以及平衡性进行了比较。
第四章讨论了伪随机序列的同步技术——捕获和跟踪。针对伪随机序列的捕获问题,从并行捕获和串行捕获两个方面进行了研究,串行捕获以增加捕获时间为代价换取低的系统复杂度,并行捕获则使捕获时间大大缩短而硬件复杂度成倍增加。针对并行捕获方案和串行捕获方案在实际应用中的局限性,本章提出了混合方案。混合方案在捕获性能和接收机复杂度之间取得了适当的折中。对于伪随机序列的跟踪问题,同步系统多采用锁相环。对非相干延时回路的工作原理和性能进行了数学上的分析。
第五章结合项目实际,讨论了FPGA开发基带扩频通信系统的设计思路和方法。首先对FPGA开发流程以及实际开发的工具进行了简要的介绍,然后给出了扩频通信系统的总体设计。最后,对发射子系统和接收子系统的各个功能模块的实现原理和方法进行分析。发射子系统主要包括了数据的卷积编码、块交织、差分编码、PN扩频以及QPSK调制等;接收机部分主要包括数字下变频(解调)、PN码同步与解扩、自动频率控制、差分解码、解交织以及维特比译码等部分。
第六章主要是对论文工作的总结和今后工作的展望。