基于软件无线电的直扩接收机研究与实现

摘要

扩频通信因为具有通信保密、信息隐蔽和抗干扰能力强等优势，所以受到广泛关注，又是3G、4G通信的关键技术，成为发展热点。FPGA具有速度快、逻辑单元丰富、集成度高及可配置性灵活等诸多优点，在目前硬件设计中倍受青睐，非常适合作为利用软件无线电思想实现无线通信功能的载体。论文主要以Altera公司的FPGA为硬件载体，设计了基于软件无线电思想的直扩接收机。
　　论文首先介绍了扩频通信及软件无线电的理论基础和工作原理；其次对直扩接收机中的各模块进行了详细的理论研究并确定采用的算法，主要解决接收机的同步问题，然后在Matlab中对各部分算法方案进行了仿真，证实了方案的正确性，为下一步的实现奠定了基础；最后利用Verilog硬件描述语言在开发平台QuartusⅡ12.0中对直扩接收机各模块进行实现，给出RTL级电路图和模块图，并通过Modelsim进行功能仿真实现了预期功能，证实其可行性和正确性。
　　论文主要实现了以下几个模块：伪码产生模块、数字下变频模块、伪码捕获模块、伪码跟踪模块和载波同步模块。伪码采用码长为1023的m序列，其自相关和互相关特性优良而且易于复制，非常适合作为扩频通信系统中的扩频码；数字下变频采用正交下变频，其关键模块NCO采用CORDIC算法，该算法只消耗逻辑单元适合FPGA实现；伪码捕获模块采用改进的FFT捕获算法，在传统的FFT算法的基础上对接收信号首先进行2倍采样并增加了一个多普勒频移控制器，在不改变捕获精度和抗干扰性能的基础上缩短了平均捕获时间；伪码跟踪模块采用延迟锁定跟踪环算法后锁定两相关波形相差几乎为零；载波同步模块采用Costas环算法，该算法能适应软件无线电思想的要求且载波同步精准。

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第1章 绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本论文创新点

1.4 论文结构安排

1.5 本章小结

第2章 课题基础理论及开发平台简介

2.1 扩频通信技术概述

2.2 芯片及开发软件介绍

2.3 本章小结

第3章 直扩接收机及各模块的设计

3.1 直扩接收机总体结构

3.2 数字下变频模块

3.3 伪码捕获模块

3.4 伪码跟踪模块

3.5 载波同步模块

3.6 PN码的产生模块

3.7 本章小结

第4章 直扩接收机关键模块仿真与实现

4.1 PN码发生器模块

4.2 数字下变频模块

4.3 伪码捕获模块

4.4 伪码跟踪模块

4.5 载波同步模块

4.6 本章小结

第5章 总结与展望

参考文献

在读期间发表的学术论文及研究成果

致谢