超短波通信终端调制解调算法与FPGA实现

摘要

超短波通信在指挥调度、生产控制中有广泛的应用，例如在交通运输、公安调度等指挥系统中都发挥了重大的作用，特别是在近来频频发生的海啸、地震等突发灾害中，传统的需要基站或者有线骨干网络支持的GSM等通信系统可能已经被摧毁，而无基础设施的通信设备就成了重要的通信和指挥手段。
　　发达国家如美国、日本都有非常完善的应急通信系统，特别是日本对应急通信网的建设和应急通信设备的研究都走在世界前端。而国内，如汶川地震发生后，汶川几乎成了信息孤岛，暴露了我国急通信建设的不足，本文的工作就是针对超短波应急通信终端中数字中频调制解调模块的设计与实现而展开的。
　　首先，本文概述了超短波通信的特点、发展现状与趋势，并对常用数字调制解调技术做了简要的介绍和对比，然后详细介绍了CPM调制技术的基本原理，通过分析比较了常用的CPM解调算法的优缺点，最后采用了基于锁相环的频率解调算法，并用MATLAB对4-CPM调制解调算法进行了仿真分析，包括数据映射、成形滤波、频率调制、锁相解调、匹配滤波等。
　　其次，设计了无线收发机的数字中频总体方案，并采用Verilog HDL硬件描述语言在硬件平台上对数字中频调制解调的各个模块进行了 FPGA实现。为了验证模块功能的正确性和可行性，用Modelsim对各个模块进行了功能仿真。
　　最后，通过 JTAG接口对 FPGA进行了编程配置，用在线逻辑分析仪ChipScope对DAC、ADC、GPMC接口模块和调制解调模块实现了板级验证与测试，并对测试结果进行了分析，在加性高斯白噪声Eb/No=10dB时，误码率测试结果低于10?3，当Eb/No=14dB时，误码率已降到10?4以下，完成了预定目标。
　　本项目研究的超短波通信终端支持语音、图片和标清视频等数据通信，便于多种信息传递，具有一定的社会意义和经济价值，同时本文完成了数字中频调制解调模块的设计与实现，对超短波通信终端的研究与开发具有一定的参考意义。

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缩略词表

第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 项目来源与主要任务

1.3 内容及论文结构安排

第二章 超短波通信与调制解调技术

2.1 引言

2.2 超短波通信

2.3 数字调制技术

2.4 CPM信号解调技术

2.5 无线收发机

2.6 本章小结

第三章 4-CPM调制解调

3.1 引言

3.2 4-CPM调制

3.3 4-CPM解调

3.4 仿真结果分析

3.5 本章小结

第四章 基于FPGA的4-CPM调制解调的实现

4.1 引言

4.2 FPGA顶层设计

4.3 时钟及复位模块设计

4.4 4-CPM调制模块的FPGA实现

4.5 4-CPM解调模块的FPGA实现

4.6 本章小结

第五章 测试结果与分析

5.1 引言

5.2 测试平台与指标

5.3 FPGA相关接口测试

5.4 调制解调模块的测试

5.5 本章小结

第六章 结束语

6.1 本文总结及主要贡献

6.2 下一步工作的建议及研究方向

致谢

参考文献

个人简历

攻读硕士学位期间的研究成果