弹上信息传输调制解调技术

摘要

弹上信息传输是地面与高速运动目标进行通信的系统，对保密抗干扰、通信的实时性、通信的质量有着严格要求，并存在严重的多普勒调制，广泛用于航天、航空、导弹等领域。
　　 本文根据弹上信息传输系统的要求，采用直序扩频作为弹上信息传输调制解调的解决方案，对系统进行了仿真、设计和验证。并利用软件无线电的设计方法，将传统的需要多块专用芯片才能完成的通信功能，集中在一片FPGA上实现，构建了一个完整的基于直序扩频技术的基带通信系统。
　　 通信系统由一个发射机和一个接收机组成，通信码元速率高达10Mcps，信息的编码译码、调制解调、滤波等功能均通过软件的方法来实现，其参数和功能均可以通过软件的方式进行配置，可以在不改变硬件结构的前提下，极大提高了系统的灵活性，和可扩展性。利用数字的方法解决了弹上信息传输系统中的多普勒调制问题，消除了通信目标在高速运动情况下产生的高达26.7kHz的多普勒频移，实现载波恢复和信息解调。系统采用USB2.0协议作为通信接口，具有通信速率高，使用方便等特点，替代了传统的串口和其他具体芯片规定的低速通信接口，具有良好的通用性。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1弹上信息传输的特点

1.2国内外研究现状

1.3本文主要任务

2系统理论基础

2.1直序扩频通信技术

2.1.1扩频通信特征

2.1.2直序扩频调制

2.1.3直序扩频系统解调

2.1.4直序扩频系统性能分析

2.2软件无线电介绍

2.2.1软件无线电结构

2.2.2软件无线的关键环节

3系统设计与实现

3.1系统整体设计

3.2信道编码与译码

3.2.1信道编码

3.2.2卷积编码的实现

3.2.3卷积码的译码和Viterbi译码算法

3.2.4 Viterbi译码器的实现

3.3交织编码与译码

3.3.1交织编解码

3.3.2交织编解码的实现

3.4直序扩频调制

3.4.1扩频码的选取

3.4.2扩频调制的实现

3.4.3差分编码

3.5成形滤波与调制

3.5.1无码间干扰的奈圭斯特(Nyquist)准则

3.5.2成形滤波器设计与实现

3.5.3载波调制

3.6信息解调

3.6.1多普勒频移对信息解调的影响

3.6.2 Costas环载波恢复

3.6.3载波恢复的硬件实现

3.6.4位同步与解调数据下采样

3.7解扩

3.7.1扩频码的捕获

3.7.2扩频序列的相位搜索捕获

3.7.3扩频序列的匹配滤波器捕获

3.7.4 PN码同步的实现

3.8 USB接口设计

3.8.1 USB芯片端点配置

3.8.1 USB与FPGA的接口

3.8.2 USB与主机的接口

4系统硬件设计

4.1 FPGA芯片选择

4.2 USB芯片选择

4.3 AD、DA芯片选择

4.4 PCB设计

5结论

致谢

参考文献