本文關(guān)鍵詞：基于多采樣率的多頻段數(shù)字高斯白噪聲的實(shí)現(xiàn)與研究

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【摘要】：目前,衛(wèi)星導(dǎo)航已廣泛的應(yīng)用到了農(nóng)業(yè)、軍事以及航天航空等領(lǐng)域,我們也越來(lái)越感覺(jué)到衛(wèi)星導(dǎo)航的重要性。但是短波信道存在多種干擾,為了測(cè)試導(dǎo)航接收機(jī)的抗干擾性能,往往需要進(jìn)行大量的外場(chǎng)實(shí)驗(yàn),復(fù)雜且費(fèi)用高。所以研制能夠在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行、費(fèi)用低、安全性高、可重復(fù)性強(qiáng)的信道模擬器是十分必要的,而生成高斯白噪聲序列是其中的重要環(huán)節(jié),以便于在添加多普勒擴(kuò)展和高斯白噪聲影響時(shí)使用,用來(lái)檢測(cè)通信設(shè)備的抗干擾性。針對(duì)當(dāng)前高斯白噪聲信號(hào)源的應(yīng)用需求,提出了一種基于FPGA的高斯白噪聲產(chǎn)生方案,其中頻段、帶寬、功率均可調(diào),通過(guò)對(duì)均勻分布隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法的分析,確定利用生成混沌序列來(lái)接近理想的均勻白噪聲信號(hào),提高信號(hào)的保密性。并在一定精度的要求下,通過(guò)映射函數(shù)法實(shí)現(xiàn)小概率事件來(lái)提高高斯白噪聲的質(zhì)量,并通過(guò)折線逼近法完成向高斯分布隨機(jī)數(shù)的轉(zhuǎn)換,這樣在很大程度上減少了資源占用。由于實(shí)際應(yīng)用中需要產(chǎn)生中頻信號(hào),本文利用多采樣率的方法對(duì)基帶高斯白噪聲進(jìn)行調(diào)制,節(jié)約FPGA芯片的占用資源,提高運(yùn)行速度。文章詳細(xì)說(shuō)明了各模塊的實(shí)現(xiàn)過(guò)程以及參數(shù)的設(shè)置,并通過(guò)Modelsim采集數(shù)據(jù),利用MATLAB與Quartus II相結(jié)合的方式,給出了波形仿真結(jié)果,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的正確性。最后上位機(jī)通過(guò)串口向開(kāi)發(fā)板發(fā)送參數(shù)控制波形的輸出,通過(guò)頻譜儀觀察輸出信號(hào)是否與發(fā)送參數(shù)相對(duì)應(yīng),并觀察得到信號(hào)的各項(xiàng)指標(biāo)是否滿足要求。
【關(guān)鍵詞】：衛(wèi)星導(dǎo)航 抗干擾性 混沌序列 映射函數(shù)法 折線逼近法 多采樣率 FPGA
【學(xué)位授予單位】：河北科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TN911.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)10-11
• 1.3 高斯白噪聲的干擾機(jī)理11-12
• 1.4 本課題主要內(nèi)容及安排12-15
• 第2章 高斯白噪聲產(chǎn)生原理及算法15-33
• 2.1 高斯隨機(jī)數(shù)的生成算法15-18
• 2.1.1 函數(shù)變換法15-16
• 2.1.2 拒絕-接受判斷法16
• 2.1.3 遞歸法16-17
• 2.1.4 基于均勻隨機(jī)數(shù)的映射函數(shù)法17-18
• 2.2 經(jīng)典偽隨機(jī)數(shù)生成算法18-21
• 2.2.1 平方取中法18-19
• 2.2.2 斐波那契法19
• 2.2.3 線性同余法19-20
• 2.2.4 移位寄存器法20-21
• 2.3 基于混沌的偽隨機(jī)數(shù)生成算法21-25
• 2.3.1 混沌序列的產(chǎn)生原理21-22
• 2.3.2 混沌的基本特性22-23
• 2.3.3 混沌序列的隨機(jī)統(tǒng)計(jì)特性23-25
• 2.4 均勻分布向高斯分布的轉(zhuǎn)換25-31
• 2.4.1 白噪聲25-26
• 2.4.2 高斯白噪聲26-28
• 2.4.3 均勻分布與高斯分布的關(guān)系28
• 2.4.4 均勻分布向高斯分布的映射28-30
• 2.4.5 折線逼近法30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-33
• 第3章 數(shù)字高斯白噪聲模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)33-49
• 3.1 中頻數(shù)字高斯白噪聲實(shí)現(xiàn)原理33
• 3.2 高斯白噪聲在FPGA中生成算法33-35
• 3.2.1 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)33-34
• 3.2.2 數(shù)據(jù)的調(diào)用與計(jì)算34-35
• 3.3 調(diào)制過(guò)程的設(shè)計(jì)35-43
• 3.3.1 內(nèi)插35-36
• 3.3.2 濾波器類(lèi)型及參數(shù)36-42
• 3.3.3 DDS的設(shè)計(jì)42-43
• 3.4 采樣位數(shù)的設(shè)計(jì)43-44
• 3.5 采樣頻率的設(shè)計(jì)44-45
• 3.6 串口控制的設(shè)計(jì)45-46
• 3.7 FPGA整體實(shí)現(xiàn)46-47
• 3.8 本章小結(jié)47-49
• 第4章 數(shù)字高斯白噪聲在FPGA中的實(shí)現(xiàn)49-65
• 4.1 引言49
• 4.2 FPGA芯片的選擇49-50
• 4.3 基于LFSR基帶數(shù)字高斯白噪聲的實(shí)現(xiàn)50-52
• 4.4 基于混沌映射數(shù)字高斯白噪聲系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)52-64
• 4.4.1 均勻隨機(jī)數(shù)生成模塊52-53
• 4.4.2 轉(zhuǎn)換算法實(shí)現(xiàn)模塊53-57
• 4.4.3 調(diào)制及多頻段實(shí)現(xiàn)模塊57-61
• 4.4.4 串口控制實(shí)現(xiàn)模塊61-62
• 4.4.5 頂層模塊的實(shí)現(xiàn)62-64
• 4.5 本章小結(jié)64-65
• 第5章 實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果分析與驗(yàn)證65-77
• 5.1 MATLAB仿真結(jié)果及分析65-70
• 5.1.1 各級(jí)仿真波形分析65-68
• 5.1.2 兩種方法高斯隨機(jī)數(shù)特性比較68-70
• 5.2 結(jié)果驗(yàn)證70-76
• 5.2.1 開(kāi)發(fā)板引腳分配及連接70-71
• 5.2.2 頻譜儀觀察結(jié)果及分析71-76
• 5.3 本章小結(jié)76-77
• 結(jié)論77-79
• 附錄79-83
• 附錄 179-80
• 附錄 280-81
• 附錄 381-82
• 附錄 482-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的論文87-89
• 致謝89

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本文編號(hào)：544467