論文開題報告：基于FPGA的DS擴頻捕獲技術(shù)的研究

大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告
學(xué)院：　信息科學(xué)與工程學(xué)院　　　　　　　　　　　　專業(yè)班級：08通信B　
課題名稱 基于FPGA的DS擴頻捕獲技術(shù)的研究

1、本課題的的研究目的和意義

伴隨著軟件無線電技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場可編程門陣列器件(FieldProgrammable Gate Array,FPGA)近年發(fā)展應(yīng)用十分迅猛。FPGA是一種半定制ASIC(專用集成電路)，它既繼承了ASIC的大規(guī)模、高集成度、高可靠性的優(yōu)點，又克服了普通ASIC設(shè)計周期長、投資大、靈活性差的缺點，逐漸成為復(fù)雜數(shù)字硬件電路設(shè)計的理想首選。FPGA是基于SRAM工藝的可編程邏輯器件，對芯片內(nèi)部硬件連接關(guān)系的描述存放在下載芯片中，因此系統(tǒng)在FPGA芯片及外圍電路保持不變的情況下，只需更換下載芯片就能實現(xiàn)新的功能。隨著近幾年FPGA器件技術(shù)的不斷進步，集成度不斷提高，成本不斷降低，F(xiàn)PGA在圖像處理、數(shù)字通信、導(dǎo)航定位等領(lǐng)域的應(yīng)用不斷增加。
正因為有了這些特性，因此在北斗一代項目的終端接收機中采用了FPGA加DSP的軟件無線電的硬件平臺。在FPGA中主要完成擴頻碼的快速捕獲和跟蹤、解擴、解調(diào)、積分
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為這些對擴頻碼的快速捕獲的深入研究和解決具有現(xiàn)實意義和長遠意義。

2、 文獻綜述（國內(nèi)外研究情況及其發(fā)展）：
國內(nèi)外對于實現(xiàn)擴頻碼的同步包含兩個步驟，首先是捕獲，使本地參考碼和接收碼的相位小于一個碼元寬度，要求本地振蕩的中心頻率精確到使解擴后的信號落在相關(guān)運算后面的濾波器通帶內(nèi)，保證解調(diào)器能很好地工作，通常管這一步叫同步捕獲或粗同步。第二步是跟蹤，一旦擴頻接收機實現(xiàn)同步捕獲后，本地參考信號(包括擴頻碼相位和載波頻率)必須盡可能精確地跟蹤接收信號的變化。對于DSSS(直接擴頻系統(tǒng))中的擴頻碼的快速捕獲問題，國內(nèi)外已經(jīng)提出了許多的捕獲算法，其中較為成熟和實用主要有以下幾種：順序估計快速捕獲(RASE)方法，匹配濾波捕獲法和滑動相關(guān)捕獲法和現(xiàn)在研究較為廣泛的數(shù)字差動捕獲法和頻域的基于FFT的快速捕獲等。
究較為廣泛的數(shù)字差動捕獲法和頻域的基于FFT的快速捕獲等。
(1)J順序估計快速捕獲(RASE)方法。對于由線性反饋移位寄存器產(chǎn)生的偽隨機序列，在每一個時刻移位寄存器所處的狀態(tài)都可以在它所產(chǎn)生的偽隨機序列中找到。如果能由接收信號準確估計出接收信號時刻移位寄存器應(yīng)有的狀態(tài)，并從這一狀態(tài)開始產(chǎn)生偽隨機序列，那么這一偽隨機序列將和接收序列匹配。估計的是否準確由入鎖抉擇電路決定。當(dāng)參考信號已準確跟蹤輸入序列后，這兩個序列在抉擇電路相關(guān)器上將產(chǎn)生符號一致的輸出，經(jīng)低通濾波器(RC濾波器)后，當(dāng)濾波器的輸出電壓高于門限值時，送出禁止加載信號，使觀察區(qū)間脈沖產(chǎn)生電路停止工作，比特計數(shù)器使加載開關(guān)停留在移位寄存器的第二級和第一級相接狀態(tài)，移位寄存器正常工作。若本地參考信號沒
有準確跟蹤輸入序列，低通濾波器r(RC濾波器)輸出積累不到超出門限的值，觀察區(qū)間脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生的重新加載脈沖使加載開關(guān)回到移位寄存器的第二級和輸入信號相接的狀態(tài)，對移位寄存器重新加載。以上過程重復(fù)進行直到進入準確跟蹤狀態(tài)，該算法一般僅在RASE系統(tǒng)中被應(yīng)用，其他系統(tǒng)較少使用。
(2)頻域基于FFT的捕獲算法。查詢國外資料后了解到，為了進一步減少捕獲時間，引入FFT譜分析捕獲。當(dāng)本地偽碼與輸入信號偽碼相位一致本地偽碼與輸入信號相乘后結(jié)果只剩下殘留的載波，對其做FFT譜分析就能得到多普勒頻移值。采用這種方法在搜索到偽碼相位的同時得到多普勒頻移值從而將原來的頻率、相位的二維搜索過程變?yōu)橐粋�一維搜索過程。
基于FFT的并行捕獲算法，將傳統(tǒng)的碼相位和多普勒頻移的二維搜索轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗥绽疹l移的一維搜索，大幅度縮短了同步時間嗍。對多普勒頻移步進單元的選取需要綜合考慮捕獲時間和弱信號的捕獲能力，該算法能夠滿足系統(tǒng)實時性和高精度性要求，體現(xiàn)了軟件用戶接收機的思想又具有很高的靈活性。相對傳統(tǒng)匹配濾波器捕獲算法，基于FFT的捕獲算法主要用于高動態(tài)高精度的情況之下，兩者在適用條件上有著一定的區(qū)別。
(3)匹配濾波捕獲法(CDMF)。用匹配濾波器實現(xiàn)同步的最大優(yōu)點是速度快。除了噪聲和干擾極強的情況外，用匹配濾波器輸出只需經(jīng)過一個或幾個擴頻碼周期即可實現(xiàn)捕獲。匹配濾波器可以用聲表面波濾波器(SAW)和電荷耦合(CAD)器件構(gòu)成。目前限制SAW匹配濾波器在擴頻系統(tǒng)中應(yīng)用的主要因
素是制造時間．帶寬積較大的SAW濾波器有困難，因而可實現(xiàn)的匹配碼長不能太長，目前國外可達上千位。在FPGA平臺中匹配濾波器也有實現(xiàn)和應(yīng)用，但僅限于要求快速捕獲條件很高時，但匹配濾波器在FPGA平臺中應(yīng)用最大的困難就是占用FPGA的資源太多，有時甚至可占用整個芯片資源超過四成的LE(邏輯單元)，因而使整個系統(tǒng)的成本升高，甚至有的FPGA的門數(shù)不能滿足要求，尤其在大規(guī)模匹配濾波的難度更大。
(4)滑動相關(guān)捕獲法。所謂滑動相關(guān)法就是使本地碼的產(chǎn)生器同發(fā)送碼的產(chǎn)生器的時鐘速率有一定的差率，這樣，兩個碼序列從相位上看起來就如同在相對滑動�；瑒拥絻蓚�碼序列相符時滑動停止�；瑒酉嚓P(guān)法的優(yōu)點是十分簡單。但是當(dāng)接收碼同本地碼之間失配量很大時，搜索過程可能很長，因為要識別捕獲總要一定的時間，因此搜索速度不能過快。搜索速率受限于解擴后系統(tǒng)的帶寬。解擴后系統(tǒng)的帶寬越窄，識別捕獲所需的時間就越長。在某些場合，接收碼和本地碼之間 ……（未完，全文共4450字，當(dāng)前僅顯示2248字，請閱讀下面提示信息。收藏《論文開題報告：基于FPGA的DS擴頻捕獲技術(shù)的研究》）