基于FPGA的直接序列扩频通信verilog设计,包括汉明编译码,扩频解扩,同步模块以及testbench

简介: 基于FPGA的直接序列扩频通信verilog设计,包括汉明编译码,扩频解扩,同步模块以及testbench

1.算法描述

    与很多的通信技术类似,扩频技术最初也应用于保密通信和制导系统等军事技术。除了在军事通信中的应用,扩频技术在无线通信领域也有发展。目前扩频通信技术已经在测距、卫星通信、GPS导航定位、移动通信、电子对抗、跟踪、遥控和蓝牙技术等方面广泛应用。扩频通信技术具有很多独特的优点:具有抗干扰能力强和截获率低等独特优点,而且具备码分多址(CDMA,Code Divided Multiple Access)或称为扩频多址(SSMA,SpreadSpectrumMultiple Access)的能力,因此广泛应用于商业、银行、宾馆、能源和交通业等行业。因为应用广泛受到世界各国的特别关注,尤其是在近年来随着超大规模的集成电路和微处理技术快速发展,使得扩频技术在各个行业得到更多的发展。随着数字技术的飞速发展,数字扩频技术不仅完成模拟扩频的所有功能,而且在性能和精度方面都有很大的优势,所以数字扩频技术将在未来被更广泛的应用。

    在扩频通信技术中,发送端将原始信号的频带进行扩展,得到扩频信号,然后在接收端通过对信号进行解扩处理,恢复原始信号。根据通信系统产生的扩频方式,可以将扩频通信分为5类:直接序列扩展频谱(Direct Sequence Spread Spectrum Communication Systems)、频率跳变扩频通信系统(Frequecy Hopping Spread Spectrum Communication Systems,FH-SS)、跳时扩频通信系统(Time Hopping Spectrum Communication Systems,TH-SS)、线性脉冲调频系统(chirp)和混合扩频通信系统,扩频技术在未来无线通信技术中,仍是重要部分,很多方面需要继续去探索,因此扩频技术的研究不能停滞不前。
   利用本原多项式产生伪随机序列用作扩频,通过同步模块对扩频后的信号进行捕获,通过直接序列解扩模块进行解扩。本文给出了编解码、扩频解扩、同步的整体方案,使用Quartus实现功能,并结合Matlab和ModelSim对模块进行调试和测试,实现扩频通信模块的搭建仿真,验证其设计的正确性。模块有:汉明编码模块、直接序列扩频模块、量化器模块、同步模块、直接序列解扩模块和汉明译码模块。

1.汉明编码模块

    编码模块采用汉明码编码方式。汉明码是一种线性分组码。汉明码是指将数据信息码分成为长度为m的数据段,在每一段数据后面添加n位的校验码,这样编码方式为汉明码.
  1. 扩频模块
    扩频模块若采用直接序列扩频。直接序列扩频,简称直扩扩频(DSSS)。在发送端传送的数据信息需要经过信道编码后,与本原多项式产生的伪噪声序列进行模2加(异或)完成扩频,在接收端用相同的扩伪随机序列对其解扩,解扩后的数据进行译码,达到恢复原始数据信息的目的.

3.同步模块

   同步模块若采用最小二乘法。最小二乘法是一种数学优化技术。它通过最小化误差的平方来和数据进行匹配。它可以简便地求得接收信号,并使得这些接收信号与伪随机序列之间误差的平方和为最小。

2.仿真效果预览
Quartus II 12.1 (64-Bit),

ModelSim-Altera 6.6d Starter Edition

仿真结果如下:

f73c8e8cc057bae29a23135f9490f5ba_watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=.png
4946d186c25cef7fd19804ed6648e232_watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=.png

3.Verilog核心程序

...............................................
    ham_encoder ham_encoder_u1(//汉明编码
        .clk_10(clk_10), 
        .rst_n(rst_n),
        .hdata(hdata), 
        .h_empty(h_empty),
        .h_rdreq(h_rdreq),
        .mdata(mdata),
        .m_empty(m_empty),
        .m_rdreq(m_rdreq)
    );
    
    m_encoder m_encoder_u2(//m序列扩频
        .clk_10(clk_10), 
        .rst_n(rst_n), 
        .mdata(mdata), 
        .m_empty(m_empty),
        .m_rdreq(m_rdreq),
        .q_data(q_data)
    ); 
    
    quantizer quantizer_u3(//量化
        .clk_10(clk_10), 
        .rst_n(rst_n),
        .qdata(q_data), 
        .line_out(line_out)
    );
    
   DSSSreceiver DSSSreceiver_u4(//接收器
        .clk_10(clk_10), 
        .rst_n(rst_n2), 
        .line_in(line_in),
        .rdata(rdata),
        .r_rdreq(r_rdreq),
        .r_empty(r_empty)
    );
endmodule 
相关文章
|
1天前
|
存储 算法 数据处理
基于FPGA的8PSK调制解调系统,包含testbench,高斯信道模块,误码率统计模块,可以设置不同SNR
本系统在原有的8PSK调制解调基础上,新增了高斯信道与误码率统计模块,验证了不同SNR条件下的8PSK性能。VIVADO2019.2仿真结果显示,在SNR分别为30dB、15dB和10dB时,系统表现出不同的误码率和星座图分布。8PSK作为一种高效的相位调制技术,广泛应用于无线通信中。FPGA凭借其高度灵活性和并行处理能力,成为实现此类复杂算法的理想平台。系统RTL结构展示了各模块间的连接与协同工作。
24 16
|
1月前
|
监控 算法 安全
基于颜色模型和边缘检测的火焰识别FPGA实现,包含testbench和matlab验证程序
本项目展示了基于FPGA的火焰识别算法,可在多种应用场景中实时检测火焰。通过颜色模型与边缘检测技术,结合HSV和YCbCr颜色空间,高效提取火焰特征。使用Vivado 2019.2和Matlab 2022a实现算法,并提供仿真结果与测试样本。FPGA平台充分发挥并行处理优势,实现低延迟高吞吐量的火焰检测。项目包含完整代码及操作视频说明。
|
1月前
|
算法 测试技术 开发工具
基于FPGA的QPSK调制解调系统,包含testbench,高斯信道模块,误码率统计模块,可以设置不同SNR
该系统在原有的QPSK调制解调基础上,新增了高斯信道和误码率统计模块,验证了不同SNR条件下的QPSK误码性能。系统包括数据生成、QPSK调制与解调等模块,使用Vivado 2019.2进行仿真,展示了SNR分别为15dB、10dB、5dB和1dB时的误码情况。系统采用Verilog语言实现,具有高效、可靠的特点。
40 3
|
23天前
|
算法 数据安全/隐私保护 异构计算
基于FPGA的2ASK调制解调系统,包含testbench,高斯信道模块,误码率统计模块,可以设置不同SNR
本项目基于Vivado 2019.2实现了2ASK调制解调系统,新增高斯信道及误码率统计模块,验证了不同SNR条件下的ASK误码表现。2ASK通过改变载波振幅传输二进制信号,其调制解调过程包括系统设计、Verilog编码、仿真测试及FPGA实现,需考虑实时性与并行性,并利用FPGA资源优化非线性操作。
33 0
|
3月前
|
算法 数据安全/隐私保护 异构计算
基于FPGA的MSK调制解调系统verilog开发,包含testbench,同步模块,高斯信道模拟模块,误码率统计模块
升级版FPGA MSK调制解调系统集成AWGN信道模型,支持在Vivado 2019.2中设置不同SNR仿真误码率。示例SNR值从0到15,结果展示解调质量随SNR提升。MATLAB仿真验证了MSK性能,图片显示了仿真结果。 ### 理论概要 研究聚焦于软件无线电中的MSK调制解调,利用Verilog实现。MSK是一种相位连续、恒包络的二进制调制技术,优点包括频谱效率高。系统采用无核设计,关键模块包括调制器、解调器和误码检测。复位、输入数据、中频信号等关键信号通过Verilog描述,并通过Chipscope在线观察。
77 6
基于FPGA的MSK调制解调系统verilog开发,包含testbench,同步模块,高斯信道模拟模块,误码率统计模块
|
2月前
|
算法 数据安全/隐私保护 异构计算
基于FPGA的BPSK调制解调系统,包含testbench,高斯信道模块,误码率统计模块,可以设置不同SNR
本系统基于Vivado2019.2,在原有BPSK调制解调基础上新增高斯信道及误码率统计模块,可测试不同SNR条件下的误码性能。仿真结果显示,在SNR=0dB时误码较高,随着SNR增至5dB,误码率降低。理论上,BPSK与2ASK信号形式相似,但基带信号不同。BPSK信号功率谱仅含连续谱,且其频谱特性与2ASK相近。系统采用Verilog实现,包括调制、加噪、解调及误码统计等功能,通过改变`i_SNR`值可调整SNR进行测试。
32 1
|
2月前
|
算法 数据安全/隐私保护 异构计算
基于FPGA的2FSK调制解调系统,包含testbench,高斯信道模块,误码率统计模块,可以设置不同SNR
本系统基于FSK调制解调,通过Vivado 2019.2仿真验证了不同信噪比(SNR)下的误码率表现。加入高斯信道与误码统计模块后,仿真结果显示:SNR=16dB时误码极少;随SNR下降至0dB,误码逐渐增多。FSK利用频率变化传输信息,因其易于实现且抗干扰性强,在中低速通信中有广泛应用。2FSK信号由连续谱与离散谱构成,相位连续与否影响功率谱密度衰减特性。Verilog代码实现了FSK调制、加性高斯白噪声信道及解调功能,并计算误码数量。
50 5
|
5月前
|
机器学习/深度学习 算法 异构计算
m基于FPGA的多通道FIR滤波器verilog实现,包含testbench测试文件
本文介绍了使用VIVADO 2019.2仿真的多通道FIR滤波器设计。展示了系统RTL结构图,并简述了FIR滤波器的基本理论,包括单通道和多通道的概念、常见结构及设计方法,如窗函数法、频率采样法、优化算法和机器学习方法。此外,还提供了Verilog核心程序代码,用于实现4通道滤波器模块,包含时钟、复位信号及输入输出接口的定义。
142 7
|
5月前
|
算法 异构计算
m基于FPGA的电子钟verilog实现,可设置闹钟,包含testbench测试文件
该文介绍了基于FPGA的电子钟设计,利用Vivado2019.2平台进行开发并展示测试结果。电子钟设计采用Verilog硬件描述语言,核心包括振荡器、分频器和计数器。时间显示为2个十进制格式,闹钟功能通过存储器和比较器实现,当当前时间等于设定时间时触发。文中给出了Verilog核心程序示例,展示了时钟信号、设置信号及输出的交互。
171 2
|
5月前
|
编解码 算法 异构计算
基于FPGA的NC图像质量评估verilog实现,包含testbench和MATLAB辅助验证程序
在Vivado 2019.2和Matlab 2022a中测试的图像质量评估算法展示了效果。该算法基于NC指标,衡量图像与原始图像的相似度,关注分辨率、色彩深度和失真。提供的Verilog代码段用于读取并比较两个BMP文件,计算NC值。

热门文章

最新文章