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CDMA教学实验系统的设计与实现技术研究

作　者: 吴俭
导　师: 邵玉斌
学　校: 昆明理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 码分多址 科斯塔斯环 数字锁相环 伪随机序列
分类号: TN929.533-4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


扩频是利用频谱扩展实现选址和加密通信的一种技术。扩频通信最早应用于军事领域,主要用于提高系统的抗干扰能力和保密性。随着通信技术的迅速发展,国际电联把基于频谱扩展理论的码分多址(CDMA)技术规定为第三代移动通信系统中主要的标准化协议之一,确定了CDMA技术在移动通信中的稳固地位,这标志着频谱扩展通信技术的应用进入了新的阶段。它不仅在军事通信上发挥着不可替代的作用,同时也广泛地渗透到民用通信的各个领域,如：移动通信、无线电定位系统、卫星通信、微波通信、全球个人通信、无线局域网等。本论文的目标是实现一个基于CDMA扩频通信的实验系统,为用户提供一个学习扩频通信技术的良好实验平台。文中主要通过以下几个方面来实现系统的软件和硬件设计：首先概述了扩频通信的基本原理和CDMA的发展情况以及可编程逻辑器件和用硬件描述语言(Verilog HDL)进行系统设计的相关知识；然后提出了实验系统的设计方案,包括信源模块、卷积编译码模块、交织解交织模块、扩频码模块、码同步模块及调制解调模块,并重点描述了用改进的科斯塔斯环来提取载波技术和数字锁相环法提取位同步时钟技术。最后用硬件描述语言实现了上述模块,并在硬件试验平台上实现了各个模块的功能,文中还给出了关键点的仿真信号波形和实际电路实现的波形。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章 绪论  9-16
  1.1 CDMA技术的发展及意义  9-10
  1.2 扩频通信的原理及其关键技术  10-11
  1.3 CDMA系统采用的工作方式  11-14
    1.3.1 WCDMA标准介绍  11-12
    1.3.2 CDMA2000标准介绍  12
    1.3.3 TD-SCDMA标准介绍  12-13
    1.3.4 三种主要的空中接口标准对比  13-14
  1.4 未来无线通信网络的演进  14
  1.5 论文主要工作  14-15
  1.6 论文内容安排  15-16
第二章 项目关键技术介绍  16-25
  2.1 可编程逻辑器件的介绍  16-18
  2.2 FPGA设计流程  18-19
  2.3 Verilog语言的介绍  19-21
    2.3.1 Verilog HDL语言概述  20
    2.3.2 Verilog语言的主要功能  20-21
  2.4 开发板设计  21-23
    2.4.1 软件无线电技术介绍  21-22
    2.4.2 试验平台设计  22-23
  2.5 本章小结  23-25
第三章 CDMA教学系统的功能设计  25-41
  3.1 PN序列及Gold序列  25-28
    3.1.1 PN序列的产生原理  26-27
    3.1.2 PN序列的性质  27
    3.1.3 PN序列优选对和Gold序列的产生  27-28
  3.2 卷积编译码  28-35
    3.2.1 卷积编码  29
    3.2.2 树状图  29-30
    3.2.3 网格图和状态图  30-31
    3.2.4 维特比(Viterbi)译码  31-33
    3.2.5 Viterbi译码的硬件实现算法  33-35
  3.3 交织解织  35-36
    3.3.1 交织解交织原理  35
    3.3.2 交织解交织的硬件实现算法  35-36
  3.4 扩频解扩  36-39
    3.4.1 扩频  37-38
    3.4.2 解扩  38-39
  3.5 BPSK调制及相干解调  39
  3.6 本章小结  39-41
第四章 硬件模块实现及仿真  41-79
  4.1 卷积编码模块的FPGA实现  44-45
  4.2 维特比译码模块的FPGA实现  45-49
  4.3 交织解交织模块FPGA实现  49-53
  4.4 扩频解扩模块FPGA实现  53-56
  4.5 PSK调制及相干解调的FPGA实现  56-64
    4.5.1 载波恢复的SIMULINK实现  58-61
    4.5.2 载波恢复的FPGA实现  61-64
  4.6 定时提取模块的FPGA实现  64-73
    4.6.1 超前——滞后型数字鉴相器的实现  66-68
    4.6.2 数字环路滤波器的实现  68-69
    4.6.3 数控振荡器的实现  69-73
  4.7 CDMA试验系统的FPGA实现  73-78
    4.7.1 试验仿真结果分析  73-76
    4.7.2 硬件实现测试结果  76-78
  4.8 本章小结  78-79
第五章 总结及展望  79-80
  5.1 总结  79
  5.2 展望  79-80
致谢  80-81
参考文献  81-85
附录A  85-93
附录B (攻读硕士期间发表的论文)  93

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信 > 蜂窝式移动通信系统（大哥大、移动电话手机） > 码分多址（CDMA）移动通信
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