基于FPGA的DS/FH混合扩频通信系统设计

本文档探讨了基于FPGA的DS/FH混合扩频系统的设计。在通信系统的物理性能评估中，抗干扰能力是一项关键指标。DS/FH（Direct Sequence/Frequency Hopping）混合扩频技术因其高安全性和强抗截获能力，在无线通信领域具有显著优势。该设计通过将输入数据的直接序列扩频和频率跳变扩频相结合，使用特定的扩频码进行调制。在接收端，采用了伪随机码的解调技术来恢复原始信息。 首先，DS/FH系统的工作原理是将数据信号与一组固定或随机的伪随机码（Pseudo-Random Noise, PRN）进行卷积，形成一个扩频信号。直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS）利用一个固定的长码序列，而频率跳变扩频（Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS）则频繁改变载波频率，使得信号在多个频率上分散，从而提高抗干扰和保密性。 设计的核心部分包括硬件实现，即利用FPGA（Field-Programmable Gate Array）作为关键器件，其并行处理能力和灵活性使得系统能够快速处理大量数据并实时进行扩频和解扩频操作。FPGA内部可以配置成逻辑门阵列，实现复杂的数字信号处理算法，如线性相位编码、跳频控制等。 在接收端，接收机首先捕获到的信号经过解扰后，再通过匹配滤波器与发送端使用的相同扩频码进行比较，从而恢复出原始数据。这一过程涉及到解扩谱（Despreading）和解调（Demodulation），确保了在复杂的无线环境中仍能准确地传输和接收信息。 此外，论文还可能讨论了设计中的挑战，比如如何优化FPGA资源分配、如何实现高效的数据同步以及如何保证系统的低功耗和高可靠性。作者们来自云南大学的信息学院，四位作者分别负责不同的研究工作，他们分别是：刘龙君（通讯作者）、丁宏伟、刘茜琳和张伟峰，他们的电子邮件地址可用于进一步交流和获取更多详细信息。 这篇研究论文为DS/FH混合扩频系统的设计提供了一种基于FPGA的解决方案，它在提高通信系统的抗干扰性能和安全性方面具有实际应用价值。对于从事无线通信、信号处理或者FPGA开发的工程师来说，这是一篇深入理解并应用先进技术和平台的重要参考资料。