扩频通信技术与常规的通信技术相比,具有低截获率,强抗噪声、抗干扰性,具有信息隐蔽和多址通信等特点,目前已从军事领域向民用领域迅速发展,成为进入信息时代的三大高技术通信传输方式之一。扩频通信技术中,最常见的是直接序列扩频通信(DSSS)系统,本文所研究的就是这一类系统。然而目前对直接序列扩频系统的研究中理论仿真的比较多,或者用FPGA与DSP相结合实现的比较多,用全FPGA方式实现一个直接序列扩频的收发系统则不多。 本文作者独立承担了直接序列扩频系统的研究和实现工作,建立了一个完整的直接序列扩频仿真系统,文章研究了各部分的关键技术,尤其对系统中最关键的同步技术(包括伪码捕获、伪码跟踪、载波同步)的各算法进行了详细的分析比较和性能评估。在比较与分析中,作者提出了在大频偏、低信噪比下也能实现快速准确同步的扩频系统整个同步算法,仿真结果证明其能准确实现同步,改善系统性能。 同时,本文建立了基于软件无线电平台的数字直接序列扩频通信系统的全FPGA设计和实现,完成了无频偏理想环境和有频偏非理想环境两种情况下从发送到接收整个通信系统的设计,并实现了各模块的测试和整个系统的联合测试,初步建立了一个直接序列扩频的实现系统。本文即对作者硕士阶段的一部分研究工作做了一个总结。 本文的章节内容安排如下: 第一章,简单介绍了扩频技术的情况,并介绍了扩频技术的发展历史、研究现状和发展前景,并提出了本文研究的意义,总结了作者硕士阶段的部分科研情况及本文的主要工作。 第二章,讨论了直接序列扩频技术的原理,详细分析了扩频的各个优点,并介绍了扩频码的性质和相应扩频码的选择。本章最后,提出了完整的直接序列扩频收发系统的系统框图,并简单介绍了各个模块的组成和作用。 第三章,在已建立的完整的直接序列扩频仿真系统的基础上,对扩频系统的同步技术进行了详细的分析和比较。包括对码捕获的不同算法、码跟踪的算法、载波频偏估计的算法、载波跟踪的算法等进行仿真并分析、优化。在此基础上提出了在大频偏、低信噪比下也能实现快速准确同步的扩频系统整个同步算法。 第四章,作为这一研究过程中较为突破性的一步,在前文理论和仿真的基础上,建立了软件无线电的硬件平台,基于此平台完成了直接序列扩频通信系统的全FPGA设计和实现。完成了扩频系统发送和接收各模块的设计,仿真联调也已验证通过。同时,系统采用了模块化的设计,以备将来的扩展,以及与其他传输方式的兼容,体现了较好的灵活性。 最后,在回顾本文内容的基础之上,针对文章的理论分析和仿真结果,结合实际设计中遇到的问题,探讨今后工作改进的方法。