【正文】 ......................... 20 偽隨機(jī)碼序列發(fā)生器模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) .....................................................20 相加器模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) ..................................................................................21 設(shè)計(jì)思路 .......................................................................................................21 相加合成器 VHDL源代碼 .....................................................................22 發(fā)射端系統(tǒng)的功能仿真 .....................................................................................22 第 5 章 接收端的具體設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) ................................................................. 23 積分器 digint 模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) ....................................................................23 設(shè)計(jì)思路 .......................................................................................................23 積分器 digint源代碼 ................................................................................23 比較器 cmp127 模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) ................................................................24 設(shè)計(jì)思路 .......................................................................................................24 東華 理工大學(xué) V 比較器 cmp127的源代碼 .......................................................................25 分頻器 fd127 模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) ....................................................................26 設(shè)計(jì)思路 .......................................................................................................26 分頻器 fd127的源代碼 ...........................................................................26 異或門 sxor 模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) .......................................................................27 設(shè)計(jì)思路 .......................................................................................................27 sxor 的源代碼 ...............................................................................28 本地 m 序列模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) .......................................................................29 第 6 章 Quartus II 對(duì)系統(tǒng)的仿真結(jié)果與分析 .......................................... 30 發(fā)送端和接收端偽碼序列失步情況下的仿真波形 ..................................30 發(fā)送端和接收端偽碼序列同步過程的仿真波形 ........................................30 發(fā)送端和接收端偽碼序列達(dá)到同步的仿真波形 ........................................31 第 7 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析 .................................................................................... 32 FPGA 設(shè)計(jì)分析 .....................................................................................................32 的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 .......................................................................32 面積和速度平衡原則 ...............................................................................32 VHDL 語言的使用經(jīng)驗(yàn) ......................................................................................32 同步設(shè)計(jì)分析 .........................................................................................................33 第 8 章 結(jié)論 .................................................................................................... 35 第 9 章 謝辭 .................................................................................................... 36 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................... 37 東華 理工大學(xué) 1 第 1 章 緒論 本章作為全文的緒論，首先簡單介紹了 CDMA 的同步技術(shù)，接著介紹同步技術(shù)的歷史、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，使讀者對(duì) CDMA 的同步技術(shù)的總體情況有相應(yīng)的了解。最后，總結(jié)丁作者本科階段的主要科研情況及本文的主要工作。 擴(kuò)頻技術(shù) (Spread Spectrum, SS)的歷史可以追溯到 20 世紀(jì) 50 年代中期，但是直到 80年代初，擴(kuò)頻技術(shù)仍然主要應(yīng)用在軍事通信和保密通信中。隨著個(gè)人通信業(yè)務(wù)的發(fā)展以及全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用，到現(xiàn)在為止，使用擴(kuò)頻技術(shù)的用戶已經(jīng)超過一億。無線通信已經(jīng)成為電信產(chǎn)業(yè)最大的部門之一，經(jīng)過十年多的穩(wěn)步發(fā)展，儼然是 21 世紀(jì)中最有發(fā)展?jié)摿Φ念I(lǐng)域。擴(kuò)頻技術(shù)在未來無線系統(tǒng)中的應(yīng)用也再次成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。 為了更好地把握擴(kuò)頻技術(shù) 在無線通信中的應(yīng)用，本文首先介紹擴(kuò)頻技術(shù)的基本情況，然后回顧擴(kuò)頻技術(shù)的歷史，并對(duì)其研究現(xiàn)狀進(jìn)行討論，最后結(jié)合無線通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，主要是第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)（ 4G），著重研究擴(kuò)頻技術(shù)的發(fā)展趨勢及其在未來無線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。 研究背景及意義 擴(kuò)頻通信，即擴(kuò)展頻譜通信技術(shù) (Spread Spectrum Communication)，是應(yīng)用頻譜展寬技術(shù)，實(shí)現(xiàn)加密、選址通信的一門新學(xué)科。擴(kuò)頻通信最早應(yīng)用在軍事方面，主要用于抗干擾和保密措施。隨著人們對(duì)無線通信設(shè)備需求的增多，無線頻帶越來越擁擠，空間的各種 干擾也隨之增強(qiáng)。擴(kuò)頻通信已經(jīng)成為一種非常重要的通信方式，并且其應(yīng)用也越來越普及和廣泛。它不僅在軍事通信方面發(fā)揮著不可取代的優(yōu)勢，而且廣泛地滲透到了民用通信的各個(gè)方面，如衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信、微波通信、無線電定位系統(tǒng)、無線局域網(wǎng)、全球個(gè)人通信等。 擴(kuò)頻通信的應(yīng)用是通信技術(shù)的一次重大突破。通常的超短波 (VHF／ UHF)通信， 10w 電臺(tái)能傳播 20~30km遠(yuǎn)，而擴(kuò)頻通信設(shè)備， 10w 能傳播 30~50km，也就是說擴(kuò)頻系統(tǒng)能帶來30dB 以上的信噪比改善。這種突破性的巨大飛躍使 30 分貝甚至 50 多分貝 (GPS)信噪比改善已 成為現(xiàn)實(shí)。當(dāng)前，無論是軍事通信領(lǐng)域，還是商用通信領(lǐng)域，擴(kuò)頻通信技術(shù)都扮演著極其重要的角色。因此，積極開展與擴(kuò)頻通信相關(guān)的研究勢在必行。 擴(kuò)頻技術(shù)在發(fā)展的初始階段，就己經(jīng)實(shí)現(xiàn)了理論和技術(shù)上的重大突破；在此后的發(fā)展過程中主要是硬件的改善和性能的提高；發(fā)展到現(xiàn)在，跳頻系統(tǒng)主要在軍事通信中對(duì)抗故意干擾，在衛(wèi)星通信中也用于保密通信，直擴(kuò)系統(tǒng)則主要是一種民用技術(shù)。第三代移動(dòng)通信三大主流標(biāo)準(zhǔn)： WCDMA、 CDMA20 TD—SCDMA 無一例外地采用了直擴(kuò)、 CDMA技術(shù)，這也標(biāo)志著擴(kuò)頻通信技術(shù)已經(jīng)成為第三代移動(dòng)通信系 統(tǒng)的核心技術(shù)之一。 隨著擴(kuò)頻技術(shù)的發(fā)展， PLD(Programmable Logic Device，可編程邏輯器件 )技術(shù)在擴(kuò)頻通信領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。 PLD 的發(fā)展和應(yīng)用，不僅簡化了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程、降低了系統(tǒng)的體積和成本、提高了系統(tǒng)的可靠性和保密性，而且使用戶從被動(dòng)地選用廠商提供的通用芯片發(fā)展到主動(dòng)地投入到對(duì)芯片的設(shè)計(jì)和使用，從根本上改變了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，使各種邏輯功能的實(shí)現(xiàn)變得靈活、方便。 為了不斷適應(yīng)這一新技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，使廣大高校師生了解和掌握擴(kuò)頻通信相關(guān)理論，更全面地了解擴(kuò)頻系統(tǒng)，因此本論文將 CDMA 直接序列擴(kuò)頻實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)作為研究目標(biāo)，結(jié)合 PLD 設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的擴(kuò)頻調(diào)制、射頻調(diào)制、解擴(kuò)和解調(diào)。 搜索文檔 ：基于 FPGA 實(shí)現(xiàn) CDMA 擴(kuò)頻通信中同步系統(tǒng) 2 國內(nèi)外研究水平和發(fā)展趨勢 擴(kuò)頻技術(shù)的產(chǎn)生 擴(kuò)頻技術(shù)的最初構(gòu)想是在第二次世界大戰(zhàn)期間形成的。在戰(zhàn)爭后期，干擾和抗干擾技術(shù)成為決定勝負(fù)的重要因素。另一方面，直接擴(kuò)頻技術(shù)起源于導(dǎo)航系統(tǒng)中高精度測距。而真正實(shí)用的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)是在 50 年代中期發(fā)展起來的。麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的擴(kuò)頻通信系統(tǒng) F9CA/Rake 系統(tǒng)被公認(rèn)為第一個(gè)成功的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，在該系統(tǒng)的研制過程中，首次提出了瑞克 (RAKE)接收的概念并成功應(yīng)用，該系統(tǒng)也是第一個(gè)真正實(shí)用的寬帶通信系統(tǒng)。第一個(gè)跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng) BLADES 也在這段時(shí)期研制成功，在該系統(tǒng)中第一次利用移位寄存序列實(shí)現(xiàn)糾錯(cuò)編碼。在此期間，噴氣實(shí)驗(yàn)室 (JPL)在其空間任務(wù)中完成了偽碼產(chǎn)生器的設(shè)計(jì)以及跟蹤環(huán)路的設(shè)計(jì)。 自從擴(kuò)頻通信的概念在 50 年代開始成熟以后，此后的二十多年擴(kuò)頻通信技術(shù)仍得到很大的發(fā)展，但都只是局部的發(fā)展，如硬件的改進(jìn)和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展。一直到 80 年代初期，擴(kuò)頻通信的概念都只是在軍事通信系統(tǒng)中得到應(yīng)用，這種狀況到了 80 年代中期才得到改變美國聯(lián)邦通信 委員會(huì) (FCC)于 1985 年 5 月發(fā)布了一份關(guān)于將擴(kuò)頻技術(shù)應(yīng)用到民用通信的報(bào)告。從此，擴(kuò)頻通信技術(shù)獲得了更加廣闊的應(yīng)用空間。 而真正使擴(kuò)頻通信技術(shù)成為當(dāng)今通信領(lǐng)域研究熱點(diǎn)的原因是碼分多址 (CDMA)的應(yīng)用。1993 年， Qualeomm公司提出的碼分多址數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)建議和標(biāo)準(zhǔn)被采用，成為 IS95。1996 年 ， CDMA(Code Division Multiple Aeeess)系統(tǒng)投入運(yùn)營。到 2020 年，被國際電聯(lián) (ITU，International TeleeonununicationsUnion)接納 的第三代移動(dòng)通信三大主流標(biāo)準(zhǔn)： WCDMA、CDMA20 TDSCDMA 無一例外地采用了直擴(kuò)、 CDMA 技術(shù)，這也標(biāo)志著擴(kuò)頻通信技術(shù)已經(jīng)成為一種成熟地通信技術(shù)而被商用化。 擴(kuò)頻技術(shù)的應(yīng)用 擴(kuò)頻通信技術(shù)最初是在軍事抗干擾通信中發(fā)展起來的，后來又在移動(dòng)通信中得到廣泛的應(yīng)用 ，因此擴(kuò)頻技術(shù)的歷史經(jīng)歷了兩個(gè)發(fā)展階段，而目前它在這兩個(gè)領(lǐng)域仍占據(jù)重要的地位。 1. 在軍事通信中的應(yīng)用 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)是在 50 年代中期產(chǎn)生的，其最初的應(yīng)用包括軍事抗干擾通信、導(dǎo)航系統(tǒng)、抗多徑實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以及其它方面。 擴(kuò)頻技術(shù)的最 初構(gòu)想是在第二次世界大戰(zhàn)期間形成的。在戰(zhàn)爭后期，干擾和抗干擾技術(shù)成為決定勝負(fù)的重要因素。戰(zhàn)后得出了 “最好的抗干擾措施就是好的工程設(shè)計(jì)和擴(kuò)展工作頻率 ”的結(jié)論。跳頻通信的思路就是在這段時(shí)期出現(xiàn)的：如果對(duì)窄帶信號(hào)使用編碼的頻率控制，則可以使其在任何時(shí)間占據(jù)寬頻段中的任何一部分，