基于FPGA的扩频信号快速捕获电路设计与实现.pdf

第29卷第5期弹箭与制导学报VoI．29No．5
2009年1O月JournalofProjectiles，Rockets．MissilesandGuidanceOct2009

基于FPGA的扩频信号快速捕获
电路设计与实现

王伟，焦健，蔡鹤皋
(1哈尔滨工程大学自动化学院．哈尔滨150001；2哈尔滨工业大学机器人研究所·哈尔滨150080)
摘要：针对扩频通信中长伪码序列的快速捕获问题，文中提出了一种基于FPGA的扩频信号快速捕获方
法，来解决低信噪比条件下长伪码序列的捕获问题。该方法采用伪码i00支路并行捕获的方案·从而大大减
少的捕获所需的时间．有效地改善了系统的性能。同时，在Altera公司的QuartusII软件中，使用硬件描述语
言VHDL和原理图相结合的方法进行了电路的设计实现。最后．把电路下载到Altera公司的Stratix
EP1S80B956C6芯片中完成调试。测试结果表明该方法具有较快的捕获速度和较好的捕获性能。

关键词：扩频通信；快速捕获；FPGA
中图分类号：TN914．4文献标志码：A

TheDesignandRealizationofSpreadSignal
AcquisitionLoopBasedonFPGA

WANGWei．JIAOJian．CAIHegao。

(1CollegeofAutomation，HarbinEngineeringUniversity．Harbin150001，China；

2RoboticsInstitute，HarbinInstituteofTechnology．Harbin150080．China)

Abstract：Focusedonthefastacquisitionprohlemoflongcodesequenceinspreadcommunicationsystem，arapidacqui—

sitionmethodbasedonFf’GAwasproposed．Theparallelacquisitionof10obrancheswasadopted·whichgreatlyre—

ducedtheacquisitiontimeofthePNcodeandimprovedtheperformanceofacquisitioneffectively．Atthesametime，the

hardwaredescriptionlanguageVHDLandtheprinciplediagramwereusedtOdesignthecircuitinAltera’SQuartusII
software．Atlast，thesoftwarewasdownloadedtOEPIS80B956C6．Theexperimentalresultsshowthatthemethodis

featuredwithfastacquisitionspeedandbetterperformance．

Keywords：spreadspectrumcommunication；fastacquisition；FPGA

题。因为在伪码相位大范围内不确定性的搜索，
0引言是需要耗费很多时间的。这是实时性要求很高
由于扩频通信系统具有抗干扰、抗噪声、抗的扩频接收机用户所无法接受的。因此，对扩频
多径衰落、保密性强、可多址复用、高精度测量等信号的快速捕获方法的深人研究是非常必要的。
优良特性，十多年以来扩频技术得到了迅速的发文中设计实现了扩频接收机的捕获电路，提
展和广泛的应用，特别是在移动通信、战术通信出了100路伪码并行捕获的快速捕获方法，可以
和遥控遥测方面，得到了广泛的应用。大大减小系统的信号同步时间，有效地提高系统
的性能。
扩频系统的实现是以精确的伪码同步为前
提的。如何迅速有效地建立扩频通信伪码同步

一直是研究的热门课题。伪码同步分捕获、证实1扩频信号快速捕获的基本原理
与跟踪三步进行，其中捕获是最困难的，尤其是文中所采用的扩频信号快速捕获的原理框
在低信噪比条件下的长伪码序列的快速捕获问图如图1所示。其原理是：把频率搜索部分做成

*收稿日期：2oo8—12—26
基金项目：国家自然科学基金(60704018)资助
作者简介：王伟(1979一)，男．安徽淮北人．副教授，博士，研究方向：卫星、无线电导航，扩频通信抗干扰等。
·228·弹箭与制导学报第29卷

进行相位搜索。图中只给出了3路信号的捕获
电路，其余电路原理相同。
从图中可以看出整个电路主要由数字下变
频、数字相关器、数字累加器、载波DCO、伪码
DCO、相位控制逻辑组成。下面将针对各个组成
部分给出具体的实现。

2扩频信号快速捕获电路的设计实现
利用Altera公司的Quar