【硬件片内测试】基于FPGA的4ASK扩频通信链路测试,包含帧同步,定时点,扩频伪码同步,信道,误码统计
目录
1.引言
2.算法测试效果
3.算法涉及理论知识概要
3.1 扩频
3.2 插入导频
3.3 4ASK调制
3.4 帧同步
3.5 基于相关峰的定时点提取
3.6 采样判决
3.7 解扩
4.Verilog核心接口
5.开发板使用说明和如何移植不同的开发板
6.参考文献
7.完整算法代码文件获得
1.引言
基于FPGA的4ASK通信链路实现,系统包括4ASK模块，4ASK相干解调模块，AWGN信道模块，误码统计模块，数据源模块，基于相关峰提取的帧同步和定时点提取模块，扩频解扩等。
2.算法测试效果
本系统是
https://blog.csdn.net/hlayumi1234567/article/details/158211902?spm=1001.2014.3001.5502
的硬件测试版本。
在系统在仿真版本基础上增加了ila在线数据采集模块，vio在线SNR设置模块，数据源模块。硬件ila测试结果如下：（完整代码运行后无水印）：
vivado2022.2测试
设置SNR=15db
把上面的波形放大：
设置SNR=5db
设置SNR=2db
3.算法涉及理论知识概要
整体系统结构如下所示：
3.1 扩频
用伪随机码(伪码)c(k)(周期为N，c(k)∈{+1,−1} )扩展信号带宽，实现抗干扰。扩频后信号
3.2 插入导频
插入已知导频序列p(t) ，用于接收端帧同步。导频序列为PN序列，插在数据帧的前面。
3.34ASK调制
假设输入数据序列为d(n)，每两个比特组成一个符号。定义映射关系如下：
解调的目标是从接收到的信号中恢复原始数据序列。通常采用相干解调方法，即接收端也需要产生一个与发送端相同频率和相位的本地载波信号sr(t)=cos(2πfct+ϕ)。
3.4 帧同步
在数字通信中，信息通常是以帧为单位进行组织和传输的。帧同步的目的是确定每一帧的起始位置，以便接收端能够正确地解调出每帧中的数据。
设发送的帧结构为：帧同步码 + 信息码元序列 。帧同步码是具有特定规律的码序列，用于接收端识别帧的起始。
帧同步的过程就是在接收序列中寻找与帧同步码匹配的位置，一旦找到匹配位置，就确定了帧的起始位置，后续的码元就可以按照帧结构进行正确的划分和处理。
3.5 基于相关峰的定时点提取
在接收信号中，通过寻找与本地已知序列（如训练序列或导频序列）的相关峰来确定定时点。具体来说，将接收信号与本地序列进行相关运算，当两者的相位和时间对齐时，相关值会出现峰值，这个峰值点对应的位置就是最佳的定时点，用于确定信号的采样时刻，以保证后续信号处理的准确性。
3.6 采样判决
在确定了定时点后，对接收信号进行采样，将采样值与预设的判决门限进行比较，根据比较结果确定接收信号的电平值，从而恢复出原始的二进制比特流。
3.7 解扩
用与发射端同步的伪码压缩带宽，恢复原始数据。伪码同步后，解扩输出：
在本课题中，伪码同步采用的是伪码峰值判决的方法，当出现峰值时，说明此时伪码同步。
4.Verilog核心接口
5.开发板使用说明和如何移植不同的开发板
注意：硬件片内测试是指发射接收均在一个板子内完成。
在本课题中，使用的开发板是：
如果你的开发板和我的不一样，可以参考代码包中的程序移植方法进行移植：
6.参考文献
[1]程晓畅,苏绍景,王跃科,等.伪随机码超声扩频测距系统设计与算法[J].测试技术学报, 2007, 21(1):5.DOI:10.3969/j.issn.1671-7449.2007.01.016.
[2]张歆,彭纪肖,李国梁.采用FSK调制的直接序列扩频水声通信技术[J].西北工业大学学报, 2007, 25(2):4.DOI:10.3969/j.issn.1000-2758.2007.02.005.0sj5_007m
7.完整算法代码文件获得
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