DSP课程设计.

《DSP技术与应用》课程设计报告

课题名称：基于DSP Builder的巴克码检出设计与实现学院：电子信息工程学院

班级：09电信统本01班

学号：0911********

姓名：张伟

摘要

一般而言，数字信号处理（DSP）是指应用数字的方法（模拟电子技术）处理各种类型信息的基本理论和基本算法；而DSP技术，或者说DSP（系统实现）开发技术主要是指将DSP基本理论和算法付诸实现的途径和方法。这是两个根本不同的概念，然而却常常被混淆，以致于一谈起DSP，难免让人不由自主的联想到类似于T1的DSP器件，误认为DSP技术等同于DSP处理器的应用，认为DSP的实现方式只能是DSP处理器。这不能不让人想到是否是由于某种隐含的，但却是长时间的商业暗示所致。

事实上，在DSP领域，出了普通的DSP处理器以外，利用FPGA来实现DSP 系统已经十分普遍。而且在许多诸如实时图像处理、联合战术无线电通信系统、3G移动通信基站、实施工控系统、卫星导航设备等领域中，FPGA的DSP解决方案已经成为非此莫属的选择了！

巴克码是最常用的帧同步码组。为了实现巴克码组的有效检出，利用DSP Builder 设计了一种新的巴克码识别器电路。在Matlab／Simulink中对设计的电路进行了纯数字仿真，然后将设计的系统载入到FPGA芯片中，运用硬件在回路仿真技术进行半实物仿真。结果表明，基于DSP Builder设计的巴克码检出电路简单易行、稳定可靠，达到了预期的要求。

目录

摘要 (1)

一、绪论 (3)

二、巴克码原理 (5)

1.巴克码 (5)

2.设计原理 (5)

3.13位巴克码识别器 (5)

三、DSP Builder设计流程 (6)

1. 利用DSP Builder库建立巴克码帧同步检出模型 (6)

2.加入激励，完成系统仿真，通过Scope模块所得波形图如下 (7)

3.由simulink模型转换成VHDL (8)

4.综合 (8)

5.利用Modelsim完成功能仿真 (9)

6.编译适配 (10)

四、课程设计心得 (11)

五、参考文献 (12)

六、附录 (13)

一、绪论

由于信号的远距离传输，不可避免地存在信号的延时、干扰、非线性失真等。因而为了使通信系统有效、可靠地工作，就必须进行同步⋯。在数字系统中，信号流的最小单元是码元，一般总是以若干个码元组成一个帧，若干个帧组成一个复帧，即组成一个个的“帧”进行传输。帧同步的任务就是在位同步的基础上识别出这些数字信息(帧)“开头”和“结尾”的时刻，使接收设备的帧定时与接收到的信号中的帧定时处于同步状态。实现帧同步的常用方法是连贯式插入法，它是指在每帧的开头集中插入特殊的同步码组，该特殊码组要求具有尖锐单峰特性的局部自相关函数，以便于与信息码区别，另外识别器应尽量简单。目前，一种最常用的帧同步码组是巴克码，而巴克码检出电路的设计则是实现帧同步的核心内容。本文基于DSP Builder提出了设计及实现巴克码检出电路的一种新方法。在通信系统中，同步技术起着相当重要的作用。通信系统能否有效地、可靠地工作，很大程度上依赖于有无良好的同步系统。通信系统中的同步可分为载波同步、位同步、帧同步等几大类。当采用同步解调或相干检测时，接收端需要提供一个与发射端调制载波同频同相的相干载波，获得此相干载波的过程称为载波提取，或称为载波同步。而在数字通信中，消息是一串连续的信号码元序列，解调时常须知道每个码元的起止时刻。因此，就要求接收端必须能产生一个用作定时的脉冲序列，以便与接收的每一个码元的起止时刻一一对齐。在接收端产生与接收码元的重复频率和相位一致的定时脉冲序列的过程称为码元同步或位同步。数字通信中的消息数字流总是用若干码元组成一个“字”，又用若干“字”组成一“句”。因此，在接收这些数字流时，同样也必须知道这些“字”、“句”的起止时刻，在接收端产生与“字”、“句”起止时刻相一致的定时脉冲序列，统称为群同步或帧同步。当通信是在两点之间进行时，完成了载波同步、位同步和帧同步之后，接收端不仅获得了相干载波，而且通信双方的时标关系也解决了，这时，接收端就能以较低的错误概率恢复出数字信息。

巴克码用在通信系统中的帧同步，主要是利用其具有尖锐的自相关函数的特点，便于与随机的数字信息相区别，易于识别，出现伪同步的可能性小。巴克码

是一种具有特殊规律的二进制码组，它是一种非周期序列。

目前已发现的所有巴克码组如下表

n 巴克码组

2 + +

3 + + --

4 + + + -- ; + + -- +

5 + + + -- +

7 + + + -- -- + --

11 + + + -- -- -- + -- -- + --

13 + + + + + -- -- + + -- + -- +

其中，“+”表示取值为高电平1，“一”表示取值为低电平0。依要求及上面的巴克码组可知，13位的巴克码发生器应在输入时钟信号或者模拟时钟信号作用下依次产生“1111100110101”的码元序列。

2. 帧同步与巴克码

由于信号的远距离传输，不可避免地存在信号的延时、干扰、非线性失真等。因而为了使通信系统有效、可靠地工作，就必须进行同步。在数字系统中，信号流的最小单元是码元，一般总是以若干个码元组成一个帧，若干个帧组成一个复帧，即组成一个个的“帧”进行传输。帧同步的任务就是在位同步的基础上识别出这些数字信息（帧）“开头”和“结尾”的时刻，使接收设备的帧定时与接收到的信号中的帧定时处于同步状态。实现帧同步的常用方法是连贯式插入法，它是指在每帧的开头集中插入特殊的同步码组，该特殊码组要求具有尖锐单峰特性的局部自相关函数，以便于与信息码区别，另外识别器应尽量简单。目前，一种最常用的帧同步码组是巴克码，而巴克码检出电路的设计则是实现帧同步的核心内容。

在数字通信系统中，实现帧同步的方法通常有两种：起止式同步法和集中式插入同步法。起止式同步比较简单，一般是在数据码元的开始和结束位置加入特定的起始和停止脉冲来表示数据帧的开始和结束。另外在计算机RS232串口通信中通常也使用类似方法。而在集中式插入同步法中，要求插入的同步码在接收端进行同步识别时出现伪同步的概率尽可能小，并且要求该码组具有尖锐的自相关函数以便于识别。同时接收机端的同步码识别器要尽量简单。目前用得比较广泛的是性能良好的巴克(Barker)码。