【硬件片内测试】基于FPGA的BPSK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

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](#3.1 扩频)

[3.2 插入导频](#3.2 插入导频)

[3.3 BPSK调制](#3.3 BPSK调制)

[3.4 BPSK解调](#3.4 BPSK解调)

[3.5 帧同步](#3.5 帧同步)

[3.6 基于相关峰的定时点提取](#3.6 基于相关峰的定时点提取)

[3.7 采样判决](#3.7 采样判决)

[3.8 解扩](#3.8 解扩)

1.引言

基于FPGA的BPSK通信链路实现,系统包括BPSK调制模块，BPSK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/157187814?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

设置SNR=2db

设置SNR=-5db

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。

3.3 BPSK调制

BPSK信号与2ASK信号的时域表达式在形式上是完全相同的，所不同的只是两者基带信号s(t)的构成，一个由双极性NRZ码组成，另一个由单极性NRZ码组成。因此，求BPSK信号的功率谱密度时，也可采用与求2ASK信号功率谱密度相同的方法。

（1）当双极性基带信号以相等的概率（p=1/2）出现时，BPSK信号的功率谱仅由连续谱组成。BPSK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成。其中，连续谱取决于数字基带信号s(t)经线性调制后的双边带谱，而离散谱则由载波分量确定。

（2）BPSK的连续谱部分与2ASK信号的连续谱基本相同（仅差一个常数因子）。因此，BPSK信号的带宽、频带利用率也与2ASK信号的相同。

3.4 BPSK解调

二进制相移键控（BPSK）信号进行相干解调的系统，其包括：用于从所述BPSK信号中恢复出频率为2F的载波信号（C）的装置；用于将频率为2F的所述信号注入到注入锁定振荡器（ILO）中的装置，该注入锁定振荡器的固有谐振频率为f[r]，该f[r]大致等于f，该注入锁定振荡器提供用于恢复具有（θ[e]－k）/2相移的原始载波的差分输出（o[p]、o[n]）信号，其中θ=arcsin[（f[r]－r）/αA[i]f]，其中α和k是取决于所述注入锁定振荡器（ILO）中的主要非线性的类型的参数，而A[i]是所恢复的频率为2f的载波信号的幅值，以及用于将所述差分输出（o[p]、o[n]）信号与所述输入BPSK信号的副本进行组合，以产生解调信号（DEMOD）的装置。