本文对直接扩频通信同步系统进行了研究,使用PN码作为扩频序列,利用其良好的自相关性,提出一种新式的滑动相关法使收发端同步,并给出该系统的FPGA实现方法。利用ISE 10.1开发软件仿真验证,证明此方法可以提高运算速度,减少捕获时间。
直接扩频通信同步系统是一种利用扩频序列进行通信的技术,其中PN码(伪随机码)因其良好的自相关性成为关键。这种通信方式由于其大容量、强抗干扰性和高保密性,广泛应用于无线通信领域。然而,如果收发两端的PN码在频率和相位上不同步,解扩后的信号将会变得模糊,甚至被噪声淹没。
本文针对扩频通信的PN码同步问题,特别是捕获过程进行了深入研究。滑动相关法是实现同步的一种常见方法,其基本原理是利用PN码的自相关特性,通过不断地调整本地PN码的相位,寻找与接收信号相位匹配的瞬间,当相关运算结果达到峰值时,表明已捕获到信号。传统滑动相关法虽然简单,但同步速度较慢,实时性较差。
为了提高捕获速度和实时性,文章提出了一种改进的滑动相关法。在FPGA(Field-Programmable Gate Array)平台上实现这一改进方案,主要包括以下几个关键模块:
1. 信号存储模块:使用双口RAM来存储接收的信号,通过高速计算时钟读取数据,实现并行运算,极大地提高了处理速度。
2. PN码存储模块:PN码不再由移位寄存器实时生成,而是预先生成并存储在FPGA内部的ROM中,以固定地址顺序读取,避免了连续读取的影响。
3. 乘法器模块:执行接收数据与本地PN码的乘法运算,通过取反或保持正号来实现乘法,若数据量大,可采用流水线方法优化计算。
4. 积分器模块:对乘法结果进行累加,形成相关积分,根据PN码长度和读取数据宽度确定累加次数。
5. 门限鉴别器:检测积分器的结果,当其超过预设门限值时,启动跟踪单元,否则维持捕获状态。
通过Xilinx公司的ISE 10.1开发软件进行仿真验证,改进后的滑动相关法显著提升了运算速度,缩短了捕获时间,增强了系统的实时性能。门限值的设定需要综合考虑噪声影响和漏警率,以确保系统的稳定运行。
该文提出的FPGA实现的直接扩频通信同步系统,通过优化滑动相关法,提高了系统的同步效率,这对于提升扩频通信系统的整体性能和可靠性具有重要意义。同时,这一实现方案也展示了FPGA在高速信号处理中的潜力和灵活性,为未来相关领域的研究和应用提供了有价值的参考。
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