基于FPGA直接序列擴頻系統的設計

摘要 針對一般無(wú)線(xiàn)通信系統抗干擾、抗噪聲以及抗多徑性能力差的缺點(diǎn)，提出了一種基于FPGA的直接序列擴頻系統設計。該設計采用63位的pn碼作為擴頻調制的碼序列，在發(fā)送端，對信息碼進(jìn)行擴頻調制；在接收端，對收到的擴頻調制信號進(jìn)行解擴，增強了系統的抗干擾性和可靠性。同時(shí)在A(yíng)ltera公司的QuartusⅡ軟件中，使用硬件描述語(yǔ)言VHDL和原理圖相結合的方法進(jìn)行了電路的設計實(shí)現。通過(guò)把電路下裁到Altera公司的CycloneIII的EP3C10E144C8N芯片中調試，驗證了擴頻系統的可行性。
關(guān)鍵詞 擴頻；pn碼；FPGA

由于擴頻通信系統具有抗干擾性好、抗多徑衰落能力強，可高精度測量、多址復用等優(yōu)良特性，多年來(lái)得到了迅速發(fā)展和廣泛應用。

1 直擴系統基本原理
直接擴頻通信就是在發(fā)射端利用高速率擴頻序列去擴展信息數據的頻譜，包括偽碼調制和載波調制這兩個(gè)過(guò)程。與一般常見(jiàn)的窄帶通信方式不同，主要體現在信息數據經(jīng)擴展頻譜以后成為寬帶信號，再經(jīng)過(guò)相關(guān)處理恢復成窄帶信號后解調出信息數據，因此它具有信號相關(guān)處理和偽隨機編碼調制兩大特點(diǎn)。

直接擴頻通信系統組成原理如圖1所示，在發(fā)端輸入的信息先經(jīng)信息調制成為數字信號，然后由擴頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴頻碼序列調制數字信號以展寬信號的頻譜。展寬后的信號再調制到射頻發(fā)送出去。在接收端將收到的寬帶射頻信號，變頻至中頻，然后由本地產(chǎn)生的與發(fā)端相同的擴頻碼序列去相關(guān)解擴，再經(jīng)信息解調、恢復成原始信息輸出。

2 系統總體方案
在發(fā)射系統中，首先產(chǎn)生8位的串行信息碼data_in，然后與來(lái)自pn碼發(fā)生器的擴頻偽碼序列進(jìn)行模2加，完成信號的頻譜擴展，得到擴頻信號data_kuo。在接收端經(jīng)過(guò)pn碼同步捕獲后，將擴頻調制信號與本地同步擴頻序列進(jìn)行異或運算，得到解擴信號data_jie，比較data_ kuo與data_jie波形圖，從而驗證系統擴頻解擴的效果與可行性。

3 系統模塊化設計
3. 1 信息碼輸入模塊的產(chǎn)生
該模塊功能是利用8位移位寄存器，在時(shí)鐘信號的控制下移位輸出8位信息碼。clr為裝載信號，當clr=0時(shí)，從撥碼開(kāi)關(guān)并行讀入8位信息碼，裝入到內部8位寄存器中，當clr=1時(shí)，將輸入的8位信息碼在時(shí)鐘信號的控制下實(shí)現串行移位輸出。
仿真結果如圖2所示，擴頻前的數據信息為11000110B。