基于FPGA的差分跳频信号处理器的设计与实现

基于FPGA的差分跳频信号处理器的设计与实现廖连贵;赵利;崔杨【期刊名称】《计算机工程与设计》【年(卷),期】2011(32)8【摘要】针对工程应用要求,采用软件无线电的体系结构,设计了一种具有宽带-软跳频特点的差分跳频通信系统方案.在现场可编程门阵列(FPGA)通用硬件平台上,采用Xilinx公司推出的用于数字信号处理的系统生成器(system generator for DSP)设计工具,对系统的核心模块差分跳频信号处理器进行了建模设计,并仿真验证了方案的可行性和设计的正确性,对差分跳频通信系统的工程设计具有一定的参考价值.采用基于模型的设计方法,避开了传统基于HDL语言编程的设计方法,使整个设计工作更加简单、高效,大大缩短系统的开发周期,节约成本.%For the require of an engineering project, the scheme of a differential frequency hopping (DFH) system with broadband and soft-FH is designed according to software defined radio (SDR) architecture, and then the differential frequency hopping-digital signal processing (DFH-DSP) as a core module in the system, is modeled and simulated in the system generator for DSP development environment launched by Xilinx. The simulation results show that the scheme is feasible and the model is correct. Hence it has some values for the design of DFH systems. In addition, different from traditional HDL based design methods, the implement of model-based design method would make design process much simpler, more efficient with shorter development cycle and lower costs.【总页数】5页(P2643-2647)【作者】廖连贵;赵利;崔杨【作者单位】桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】TN914.41【相关文献】1.基于FPGA的差分跳频通信关键模块设计与实现 [J], 修养;蒋强;冯永新;钱博2.基于频域预加窗的差分跳频接收机设计与实现 [J], 蔡昆宏;赵利;黄昌龙3.基于Matlab的短波差分跳频通信仿真设计与实现 [J], 滕振宇;冯永新;隋涛;田明浩4.基于FPGA多功能数字信号处理器的EDA设计 [J], 吴小红5.基于FPGA的差分跳频信号频率检测技术研究 [J], 崔久冬因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于FPGA的通信信号处理的设计与实现研究发表时间：2016-11-21T15:58:24.190Z 来源：《基层建设》2016年18期作者：梁益昌[导读] 很多技术设计都在进行研发创新当中，在众多的信号处理技术当中，基于FPGA的通信信号处理技术受到研究人员的青睐，原因在于，运用FPGA硬件平台进行信号的处理可以有效保障信号的质量，并且可以保持系统运行的稳定。

广州市汇源通信建设监理有限公司 510620摘要：随着社会地不断发展，电力通信需求也在不断增加，很多新的电力通信技术也被应用到实际中去，在电力通信系统的运行过程中，信号处理影响着系统的运行质量与能力，因此在对于通信信号进行处理的过程中，很多技术设计都在进行研发创新当中，在众多的信号处理技术当中，基于FPGA的通信信号处理技术受到研究人员的青睐，原因在于，运用FPGA硬件平台进行信号的处理可以有效保障信号的质量，并且可以保持系统运行的稳定。

文章主要对于FPGA硬件平台上的通信信号处理技术以及应用进行深入地研究。

关键词：FPGA；通信信号处理；技术设计；实际应用前言：通信信号的处理质量与处理系统的技术条件有着很大的关系，随着通信技术的不断发展，很多信号处理技术也随之产生，实际上，通信信号处理技术是一个复杂的计算机设计系统，因此在实际的操作过程中需要具备良好的硬件设备，基于FPGA的通信信号处理技术就是依靠FPGA的硬件设备对于通信信号系统中的信号发送与接收端进行信号处理，以保障信息传输质量，在具体的技术设计与应用过程中，还需要不断进行研究，这样有利于技术的不断成熟与完善。

1基于FPGA的通信信号处理的设计技术1.1扩频通信技术简单来说，扩频通信技术就是对于频谱进行拓展，在冷战时期，这种技术主要被应用于军事保密通信系统的设计当中，但是随着政治、经济一体化发展趋势的形成，扩频通信技术才逐渐被人们知道，并且被应用于通信信号处理系统当中。

这项技术主要具有三个明显的特征，第一就是它是一种数字传输方式，并且利用与被传信息无关的函数对于被传信息进行调制可以实现带宽的展宽；最后一个特征是可以在通信信号的接收端对于扩频信号进行调解，并且可以使用相同的扩频函数，进行信息的还原。

基于FPGA的DDS跳频系统设计作者：郭明昊来源：《科学与财富》2020年第13期摘要：跳频通信具有良好的抗干扰、抗多径衰落、抗截获等能力和同步迅速等特点，广泛应用于军事、交通、商业等各个领域。

跳频系统通过伪随机码对待传输信号进行频谱扩展。

频率合成器是跳频系统的关键，直接影响到产生频率的准确度和跳频信号的稳定性，在跳频频率合成器中，直接数字式频率合成器（Direct Digital Synthesizer DDS）使用最为广泛。

DDS具有简单可靠、控制方便、高分辨率和高转换速度的特点，非常适合跳频通信的要求。

关键词：FPGA;DDS;跳频1、引言最初的无线电通信采用单频通信方式，即载波为固定频率的信号源，只能在特定频率下进行通信。

军事上常用的电子侦察手段、无线电干扰和反辐射攻击等方式可以很容易对信号进行干扰，严重影响通信质量。

因此，目前迫切需要一种新的通信方式来对抗干扰或跟踪，跳频技术凭借其强大的抗干扰能力引起广泛重视，跳频通信在通信时使频率进行不间断的、随机的跳变，增强抗干扰、防跟踪能力，这也是现代军事无线通信抗干扰常用的方式之一。

2、直接数字式频率合成器设计2.1、DDS概述DDS是一种把一系列数字信号通过DAC转换成模拟信号的合成技术。

利用硬件电路代替计算机软件运算过程，即利用高速存储器做查询表，这是目前使用最广泛的一种直接数字频率合成方法。

2.2、DDS基本原理首先，为了统一表述，本文设系统频率（FPGA系统时钟速率）为fclk ，DDS期望输出频率为fd ，DDS实际输出频率为fout 。

设DDS的相位累加器位宽为n，频率控制字为k，相位控制字为POFF，相位累加器输出值为P。

由于相位累加器为2进制数，将其代表的归一化弧度制角度设为θ（p），单位为rad。

设相位增量为△θ，频率分辨率为△f 。

它们所代表的含义，将会逐一在本节中介绍。

我们都知道数控振荡器信号一般为正（余）弦波，表达式为：在初始相移θ0 一定的情况下，函数相位是时间的线性函数所以在足够小的时间间隔△t 中，信号的相位增量与频率函数关系如下：可以推出：在DDS中，△t 其实就是采样周期，故的倒数可以表示为fclk 。

的超高速跳频接收机设计与实现HUANG W，ZHAO W C，WU Z，et al.Design and Implementation of Ultra-High Speed Hopping Receiver Based on）：61 - 64，68.DOI：10. 16311/j. audioe. 2021. 01. 015的超高速跳频接收机设计与实现伟，赵文超，吴 政，黄忠凡武汉中原电子集团有限公司研发中心一所，湖北跳频通信设备面临的电磁环境极为复杂，Gate Array，FPGA）的超高速跳频通信系统。

相比于其他频率合成器，（Direct Digital Synthesizer，DDS）的切换速度较快，波形实际跳速超过可以增强系统容错性，采用其满足波形设计要求，可达到良好的跳频通信性能。

码；MSK解调Design and Implementation of Ultra-High Speed Hopping Receiver Based on FPGAHUANG Wei, ZHAO Wenchao, WU Zhen, HUANG Zhongfan(Wuhan Zhongyuan Electronics Group Co.,Ltd.,Wuhan 430205,China)In the era of information and intelligence, the electromagnetic environment faced by frequency hopping communication equipment is extremely complex, and increasing the hopping speed can enhance its anti-interference performance. Based on this, this paper studies the ultra high speed frequency hopping communication system based on FPGA. Compared with other frequency synthesizers, Direct Digital Frequency Synthesizer(DDS) has faster switching speed and is very suitable for implementing ultra high speed frequency hopping. The actual hopping speed of this waveform exceeds 70 000 hops per second. The RS code is used as its encoding and decoding method to enhance the fault tolerance of the system, and the MSK modulation and demodulation method makes the waveform envelope constant and easy to transmit. From the experimental simulation and FPGA project resource consumption analysis, both meet the waveform design requirements and can achieve good frequency hopping communication performance.ultra high speed hopping; DDS frequency synthesizer; RS code ; MSK demodulation本适应当时的作战环境需求。

基于FPGA的跳频复用系统的设计和实现的开题报告1. 研究背景随着通信技术的发展和普及，人们对高速、可靠、安全的数据通信的需求越来越迫切。

跳频复用技术是一种广泛应用于军事和民用通信的频谱利用技术，其克服了频率干扰和窃听的问题，被广泛应用于卫星通信、雷达、无线电通信等领域。

FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑芯片，具有高速、低功耗、灵活性强等优点，被广泛应用于数字信号处理、嵌入式系统等领域。

本文拟基于FPGA设计和实现一种跳频复用系统，旨在提高系统的性能和可扩展性，满足现代通信的需求。

2. 研究内容本文拟实现一个基于FPGA的跳频复用系统，具体研究内容包括：（1）跳频技术原理和算法研究：介绍跳频技术的基本原理、跳频序列的生成方法和频率跳变算法。

（2）FPGA系统设计：设计基于FPGA的跳频复用系统的主要模块，包括频率跳变模块、跳频序列生成模块、调制解调模块等。

（3）系统性能测试：对跳频复用系统进行性能测试，包括频率跳变的速度、跳频序列的随机性、误码率等指标的测试，并分析测试结果。

3. 研究意义FPGA技术的发展为跳频复用系统的实现提供了更为灵活的方式，可以根据需求进行定制化设计，提高系统的性能和可扩展性。

本研究的跳频复用系统可以广泛应用于通信领域，为现代通信提供更为可靠和高效的数据传输方式。

4. 研究方法本研究主要采用文献研究和实验研究相结合的方法。

首先对跳频技术原理和算法进行研究、对跳频复用系统进行需求分析和架构设计，然后进行FPGA系统的搭建和验证，最后对系统进行性能测试和数据分析。

5. 预期结果本研究的预期结果是设计并实现一个基于FPGA的跳频复用系统，并对系统进行性能测试和分析，提高系统的性能和可扩展性，为现代通信提供更为可靠和高效的数据传输方式。

基于FPGA短波差分跳频信号发生
0 引言
差分跳频(DFH)是一种新的短波跳频技术，它主要归结为一种G函数算法，这种G函数集跳频图案、信息调制与解调于一体。

它的通信机理与常规跳频完全不同，较好的解决了数据速率和跟踪、干扰等问题，代表了当前
短波通信的一个重要发展方向。

鉴于此，在研究G函数算法原理的基础之上，重点对短波差分跳频信号的发生器进行基于FPGA的整体优化设计，并在软
件和硬件环境下进行仿真与实现，从而指导工程实践。

采用差分跳频技术不仅改变了短波电台由于信道带宽窄、空中信道时变多径特性而导致的低速率数据传输的局面，而且极大地提高了抗跟踪干扰
的能力，代表了新一代短波通信技术的发展方向。

考虑到使用FPGA器件进
行数字系统设计，不仅可以简化设计过程，而且可以降低整个系统的体积和
成本，增加系统的可靠性，本文对短波差分跳频信号的发生器进行基于FPGA的整体设计。

基于FPGA发生器的混沌跳频序列的设计与实现凌聪，准会员，IEEE和吴晓芙摘要：基于混沌的伪噪声（PN）序列是传播频谱（SS）通信行列中最有前途的一种通信方式。

本文涉及混乱频率的设计和实现跳频（FH）的序列发生器两方面，它们都与当前的FH / SS技术兼容。

一个简单的发电机，采用的是非线性自回归（AR）的过滤器结构，这是以随机序列模型和度量熵随机序列的生成为基础的。

传统的PN序列干扰发生器要符合序列履行期间和家庭规模的跳频要求。

此外，基于混沌的跳频序列发生器原型可以应用于可编程门阵列（FPGA）和各种执行测试中。

发生器产生长期的跳频序列均匀分布在可用带宽中，它具有大型线性复杂度以及最理想的汉明等相关属性。

这些结果表明，成本效益性能良好的发电机有潜力被纳入到现有的FH系统中。

关键词：混沌，现场可编程门阵列，频率跳通信，随机生成序列。

1.引言在过去十年的研究中，我们得出了即将在混沌通信方面占主导地位的是数字的结论，因为混沌非线性固有的参数在电子设备中不会出现再生困难的现象，同时也可以提供确切的偏差，唯一的数字模拟系统的混沌信号计划是与现代通信系统兼容的。

其中的各种数字化应用，主要有两个，即混沌加密的安全性和基于混沌伪噪声（PN）序列扩频（SS）通信，这两方面即将被纳入现有的系统中，因为他们对其他正弦变化载波通信系统[1]功能块不做要求。

新的世纪的开始，我们应该看到基于混沌通信在某些环境下的系统是可以实现的现实。

PN序列被广泛的用于扩频码直接序列（DS）的SS系统和跳频模式跳频（FH）系统[1]中。

基于混沌的设计提供近似非线性PN序列的一类新正交性，尤其是宝贵的异步码分多址接入（CDMA）系统。

对于DS序列[2]-[4]或FH[5]系统的积极探索和研究的结果是令人鼓舞的。

当前的SS系统集成了这些序列。

混沌PN序列的相关特性类似，在某些情况下，甚至比他们的线性更好。

混沌序列的精确设计和分析在传统的代数方法下一般是不可能实现的，研究人员或多或少的依靠统计方法。

于FPGA短波差分跳频信号发生器的设计 - 全文来源：电子元器件应用作者：宋国伟张洪帅钱2011年08月13日 15:04分享订阅[导读] 0 引言差分跳频(DFH)是一种新的短波跳频技术，它主要归结为一种G函数算法，这种G函数集跳频图案、信息调制与解调于一体。

它的通信机理与常规跳频完关键词：短波差分跳频信号发生器FPGA0 引言差分跳频(DFH)是一种新的短波跳频技术，它主要归结为一种G函数算法，这种G函数集跳频图案、信息调制与解调于一体。

它的通信机理与常规跳频完全不同，较好的解决了数据速率和跟踪、干扰等问题，代表了当前短波通信的一个重要发展方向。

鉴于此，在研究G 函数算法原理的基础之上，重点对短波差分跳频信号的发生器进行基于FPGA的整体优化设计，并在软件和硬件环境下进行仿真与实现，从而指导工程实践。

采用差分跳频技术不仅改变了短波电台由于信道带宽窄、空中信道时变多径特性而导致的低速率数据传输的局面，而且极大地提高了抗跟踪干扰的能力，代表了新一代短波通信技术的发展方向。

考虑到使用FPGA器件进行数字系统设计，不仅可以简化设计过程，而且可以降低整个系统的体积和成本，增加系统的可靠性，本文对短波差分跳频信号的发生器进行基于FPGA的整体设计。

1 G函数算法原理差分跳频系统的关键技术在于G函数的实现。

差分跳频G函数的特点是利用跳频频率的相关性来携带待发送的数据信息，同时所产生的频率序列具有良好的随机性和均匀性。

常规的G函数表达式为：式(1)是利用前后跳频Fn，Fn-1之间的相关性来携带数据信息Dn，如图1所示。

另一种G函数算法是由前一跳的频率、m序列和数据信息Dn来决定当前的频率值Fn，如图2所示，其数学表达式为：G是一个特定的函数，由它决定差分跳频的算法。

由此可见，m序列控制的G函数算法在相邻跳变频率之间通过数据序列建立了一定的相关性，亦即相邻频率的相关性携带了待发送的数据信息，Dn可取1～4bits。

基于FPGA的跳频信号源设计
姚磊
【期刊名称】《自动化与仪器仪表》
【年(卷),期】2013()5
【摘要】提出了一种完全基于FPGA的跳频信号源设计方案,介绍了载波频率合成、伪随机序列及跳频控制在FPGA片内实现的基本原理与设计方案,并从跳频时间、
跳频周期、频率控制字等方面分析了跳频载波的频率范围。

【总页数】2页(P54-55)
【关键词】跳频;FPGA;DDS;伪随机码
【作者】姚磊
【作者单位】空军预警学院黄陂士官学校
【正文语种】中文
【中图分类】TN92
【相关文献】
1.基于DDS跳频信号源的设计与实现 [J], 王洋;孙晋科;冯永新
2.基于FPGA的DDS+DPLL跳频信号源设计 [J], 杨红;李海;隆行
3.基于混沌序列的跳频信号源FPGA设计与实现 [J], 刘洋洋;盛利元;张凤娟
4.基于DDS的跳频信号源的设计 [J], 赵爽
5.基于FPGA的扩跳频信号源的设计与实现 [J], 牛强军;孙会超;张强
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