基于FPGA的直擴接收機偽碼同步跟蹤技術(shù)的研究.pdf

1、擴頻通信，即擴展頻譜通信(Spread Spectrum Communication)，它與光纖通信、衛(wèi)星通信，一同被譽為進入信息時代的三大高技術(shù)通信傳輸方式。隨著個人通信業(yè)務(wù)的發(fā)展以及全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用，到目前為止，使用擴頻技術(shù)的用戶已經(jīng)超過一億。 20世紀80年代末,全球范圍通信技術(shù)從模擬向數(shù)字蜂窩的突然轉(zhuǎn)變，使歐洲的GSM數(shù)字技術(shù)得以迅速推廣，占據(jù)了無可爭議的市場領(lǐng)先地位。幾乎與GSM技術(shù)同時誕生的還有CDMA技術(shù)。CDM

2、A(Code Division Multiple Access)是在擴頻通信技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種嶄新而成熟的無線通信技術(shù)。正是由于它是以擴頻通信技術(shù)為基礎(chǔ)的，能夠更加充分的利用頻譜資源，更加有效的解決頻譜短缺問題，因此被視為是實現(xiàn)第3代移動通信的首選。它有著抗干擾性能好，抗多徑衰落能力強，系統(tǒng)容量增大，通信質(zhì)量好等優(yōu)點。 而PN碼序列同步是擴頻系統(tǒng)特有的，也是擴頻技術(shù)中的難點。CDMA系統(tǒng)要求接收機的本地偽隨機碼與接收到的

3、PN碼在結(jié)構(gòu)、頻率和相位上完全一致，否則就不能正常接收所發(fā)送的信息，接收到的只是一片噪聲。因此，PN碼序列的同步是CDMA擴頻通信的關(guān)鍵技術(shù)。 PN碼的同步分為兩個步驟:捕捉和跟蹤。捕捉又稱為起始同步，完成偽隨機碼的粗同步，使本地擴頻碼與接收擴頻碼的相位差小于一個碼元間隔。跟蹤又稱為精同步，它是在捕捉的基礎(chǔ)上使收發(fā)雙方的偽隨機碼的相位誤差進一步減少，保證收端的偽隨機碼相位一直跟隨接收到的偽隨機碼的相位，在一允許范圍內(nèi)變化。

4、 隨著軟件無線電技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的基于復(fù)雜模擬硬件的接收設(shè)備逐漸被數(shù)字IC產(chǎn)品所替代，F(xiàn)PGA作為ASIC產(chǎn)品原型設(shè)計的可編程邏輯器件，以其豐富的邏輯資源和可重新配置的優(yōu)勢，成為人們前期研究與開發(fā)的重要手段。 本文從直接序列擴頻接收機的整體設(shè)計入手，提出了FPGA實現(xiàn)方案并建立了基于Altera Cyclone II EP2C20Q240C8N FPGA的軟件無線電系統(tǒng)，對工程實踐有一定的指導(dǎo)意義。Cyclone II系列

5、FPGA芯片從根本上針對低成本進行設(shè)計，為成本敏感的大批量應(yīng)用提供用戶定制特性，并以低于ASIC的成本實現(xiàn)了高性能和低功耗。其密度分布范圍廣，含有豐富的存儲器和嵌入式乘法器，并提供多種封裝選擇。Cyclone II 器件還支持低成本應(yīng)用中常見的各種外部存儲器接口和I/O協(xié)議，參數(shù)化IP內(nèi)核簡化了接口和協(xié)議應(yīng)用。 本文詳細分析了三種偽碼同步跟蹤方法的特點，并利用matlab和verilog程序進行了系統(tǒng)性的仿真。 完成的工

6、作如下： (1)較詳細闡述了擴頻接收機的設(shè)計原理以及偽隨機碼的產(chǎn)生方法，并給出了利用matlab和verilog兩種不同方式生成偽隨機碼的詳細過程。 (2)從系統(tǒng)角度分析了擴頻接收機設(shè)計的流程，以及各部分的主要功能，并就重點技術(shù)做了詳細的闡述。 (3)利用FPGA為核心的開發(fā)平臺進行軟件無線電的開發(fā)，從軟件方面來驗證系統(tǒng)的功能。 (4)著重分析了三種不同的偽碼同步跟蹤方式，并利用其中的延遲鎖定環(huán)做了系統(tǒng)性