基于FPGA的无线光通信多路信号同步系统研究

摘要

无线光通信具有频谱资源丰富、承载数据速率高、容量大、保密性好、建设速度快、成本低等突出优点，在民用通信中具有广阔的应用前景，而且在航天航空和军事领域也有很大的应用潜力。
　　本文主要对无线光通信在大气信道情况恶劣的情况下，使用微波信道进行备份通信时，如何实现多路信号同步的技术进行研究，论文完成的主要工作如下。
　　(1)根据无线光通信系统的性能指标，进行基于FPGA的多路信号同步系统设计。系统以Altera公司的StratixⅣ系列FPGA芯片为核心，实现多路信号的同步系统设计，有利于系统功能的验证和修改，极大地增强了设计的灵活性，易于满足系统性能的提升需要。
　　(2)对基于FPGA系统内的各个模块进行设计，主要包括高速收发模块、数据缓存模块和同步信息储存模块等，分别对各个模块的逻辑功能进行了详细的设计和仿真验证。最后，对FPGA系统进行了仿真，生成综合报告，并进行功耗分析。
　　(3)设计外围高速时钟变换电路，为FPGA系统提供输入时钟源。根据高速电路设计要求，完成时钟变换电路的原理图设计、PCB设计和PCB测试等。
　　(4)利用FPGA开发板对系统进行测试，通过Signal TapⅡ对信号进行观察，对调试结果进行总结。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 本论文的研究背景和意义

1．2 国内外研究现状和发展趋势

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．2．3 无线光通信的发展趋势

1．3 本论文的研究内容和结构安排

2 基于FPGA的多路信号同步系统总体设计

2．1 系统总体方案

2．1．1 系统性能指标

2．1．2 系统整体结构设计

2．2 FPGA的设计

2．2．1 FPGA的基本结构

2．2．2 FPGA的特点

2．2．3 FPGA的发展趋势

2．2．4 系统芯片选型

2．2．5 FPGA的设计流程

2．2．6 OuartusⅡ开发环境

2．3 本章小结

3 基于FPGA的多路信号同步系统软件设计

3．1 高速收发模块设计

3．1．1 高速接收模块设计

3．1．2 高速发射模块设计

3．1．3 收发模块波形仿真

3．2 数据缓存模块设计

3．2．1 双口RAM设计

3．2．2 锁相环设计

3．2．3 计数器的设计

3．3 同步信息储存模块设计

3．3．1 帧格式设计

3．3．2 ROM设计

3．4 数据选择模块的设计

3．5 基于FPGA的多路信号同步系统的时序仿真

3．6 本章小结

4 外围电路设计及硬件测试

4．1 时钟变换电路设计

4．1．1 高速电路设计

4．1．2 时钟变换芯片设计

4．1．3 时钟变换电路的设计

4．1．4 时钟变换电路的PCB设计

4．1．5 时钟变换电路测试

4．2 FPGA系统实验测试

4．3 本章小结

结论

参考文献

致谢