論文開題報(bào)告：基于FPGA的DS擴(kuò)頻捕獲技術(shù)的研究

大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告
學(xué)院：　信息科學(xué)與工程學(xué)院　　　　　　　　　　　　專業(yè)班級(jí)：08通信B　
課題名稱 基于FPGA的DS擴(kuò)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(chǎng)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(diǎn)，又克服了普通ASIC設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、投資大、靈活性差的缺點(diǎn)，逐漸成為復(fù)雜數(shù)字硬件電路設(shè)計(jì)的理想首選。FPGA是基于SRAM工藝的可編程邏輯器件，對(duì)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(shí)現(xiàn)新的功能。隨著近幾年FPGA器件技術(shù)的不斷進(jìn)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?yàn)橛辛诉@些特性，因此在北斗一代項(xiàng)目的終端接收機(jī)中采用了FPGA加DSP的軟件無線電的硬件平臺(tái)。在FPGA中主要完成擴(kuò)頻碼的快速捕獲和跟蹤、解擴(kuò)、解調(diào)、積分
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為這些對(duì)擴(kuò)頻碼的快速捕獲的深入研究和解決具有現(xiàn)實(shí)意義和長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。

2、 文獻(xiàn)綜述（國(guó)內(nèi)外研究情況及其發(fā)展）：
國(guó)內(nèi)外對(duì)于實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻碼的同步包含兩個(gè)步驟，首先是捕獲，使本地參考碼和接收碼的相位小于一個(gè)碼元寬度，要求本地振蕩的中心頻率精確到使解擴(kuò)后的信號(hào)落在相關(guān)運(yùn)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(kuò)頻接收機(jī)實(shí)現(xiàn)同步捕獲后，本地參考信號(hào)(包括擴(kuò)頻碼相位和載波頻率)必須盡可能精確地跟蹤接收信號(hào)的變化。對(duì)于DSSS(直接擴(kuò)頻系統(tǒng))中的擴(kuò)頻碼的快速捕獲問題，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)提出了許多的捕獲算法，其中較為成熟和實(shí)用主要有以下幾種：順序估計(jì)快速捕獲(RASE)方法，匹配濾波捕獲法和滑動(dòng)相關(guān)捕獲法和現(xiàn)在研究較為廣泛的數(shù)字差動(dòng)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(dòng)捕獲法和頻域的基于FFT的快速捕獲等。
(1)J順序估計(jì)快速捕獲(RASE)方法。對(duì)于由線性反饋移位寄存器產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列，在每一個(gè)時(shí)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(jī)序列中找到。如果能由接收信號(hào)準(zhǔn)確估計(jì)出接收信號(hào)時(shí)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(jī)序列，那么這一偽隨機(jī)序列將和接收序列匹配。估計(jì)的是否準(zhǔn)確由入鎖抉擇電路決定。當(dāng)參考信號(hào)已準(zhǔn)確跟蹤輸入序列后，這兩個(gè)序列在抉擇電路相關(guān)器上將產(chǎn)生符號(hào)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(shí)，送出禁止加載信號(hào)，使觀察區(qū)間脈沖產(chǎn)生電路停止工作，比特計(jì)數(shù)器使加載開關(guān)停留在移位寄存器的第二級(jí)和第一級(jí)相接狀態(tài)，移位寄存器正常工作。若本地參考信號(hào)沒
有準(zhǔn)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(jí)和輸入信號(hào)相接的狀態(tài)，對(duì)移位寄存器重新加載。以上過程重復(fù)進(jìn)行直到進(jìn)入準(zhǔn)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(guó)外資料后了解到，為了進(jìn)一步減少捕獲時(shí)間，引入FFT譜分析捕獲。當(dāng)本地偽碼與輸入信號(hào)偽碼相位一致本地偽碼與輸入信號(hào)相乘后結(jié)果只剩下殘留的載波，對(duì)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(shí)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�(gè)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(shí)間嗍。對(duì)多普勒頻移步進(jìn)單元的選取需要綜合考慮捕獲時(shí)間和弱信號(hào)的捕獲能力，該算法能夠滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和高精度性要求，體現(xiàn)了軟件用戶接收機(jī)的思想又具有很高的靈活性。相對(duì)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(dòng)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(shí)現(xiàn)同步的最大優(yōu)點(diǎn)是速度快。除了噪聲和干擾極強(qiáng)的情況外，用匹配濾波器輸出只需經(jīng)過一個(gè)或幾個(gè)擴(kuò)頻碼周期即可實(shí)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(kuò)頻系統(tǒng)中應(yīng)用的主要因
素是制造時(shí)間．帶寬積較大的SAW濾波器有困難，因而可實(shí)現(xiàn)的匹配碼長(zhǎng)不能太長(zhǎng)，目前國(guó)外可達(dá)上千位。在FPGA平臺(tái)中匹配濾波器也有實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用，但僅限于要求快速捕獲條件很高時(shí)，但匹配濾波器在FPGA平臺(tái)中應(yīng)用最大的困難就是占用FPGA的資源太多，有時(shí)甚至可占用整個(gè)芯片資源超過四成的LE(邏輯單元)，因而使整個(gè)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(dòng)相關(guān)捕獲法。所謂滑動(dòng)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(shí)鐘速率有一定的差率，這樣，兩個(gè)碼序列從相位上看起來就如同在相對(duì)滑動(dòng)�；瑒�(dòng)到兩個(gè)碼序列相符時(shí)滑動(dòng)停止�；瑒�(dòng)相關(guān)法的優(yōu)點(diǎn)是十分簡(jiǎn)單。但是當(dāng)接收碼同本地碼之間失配量很大時(shí)，搜索過程可能很長(zhǎng)，因?yàn)橐R(shí)別捕獲總要一定的時(shí)間，因此搜索速度不能過快。搜索速率受限于解擴(kuò)后系統(tǒng)的帶寬。解擴(kuò)后系統(tǒng)的帶寬越窄，識(shí)別捕獲所需的時(shí)間就越長(zhǎng)。在某些場(chǎng)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(qǐng)閱讀下面提示信息。收藏《論文開題報(bào)告：基于FPGA的DS擴(kuò)頻捕獲技術(shù)的研究》）