NTP时间同步技术详解.doc

ppt是书的辅助 书上目录 第1章 同步技术的概念及FPGA基础 1 1.1 数字通信中的同步技术 2 1.2 同步技术的实现方法 4 1.2.1 两种不同的实现原理 4 1.2.2 常用的工程实现途径 5 1.3 FPGA概念及其在信号处理中的应用 6 1.3.1 基本概念及发展历程 6 1.3.2 FPGA的结构和工作原理 8 1.3.3 FPGA在数字信号处理中的应用 14 1.4 Xilinx器件简介 15 1.4.1 Xilinx器件概况 15 1.4.2 Spartan系列器件 17 1.4.3 Virtex系列器件 18 1.5 设计语言及环境简介 19 1.5.1 VHDL语言 19 1.5.2 ISE环境及综合仿真工具 22 1.5.3 FPGA设计流程 28 1.5.4 MATLAB软件 31 1.5.5 MATLAB与ISE的数据交互 34 1.6 小结 35 第2章 FPGA实现数字信号处理基础 37 2.1 FPGA中数的表示 38 2.1.1 莱布尼兹与二进制 38 2.1.2 定点数表示 39 2.1.3 浮点数表示 40 2.2 FPGA中数的运算 43 2.2.1 加/减法运算 43 2.2.2 乘法运算 46 2.2.3 除法运算 48 2.2.4 有效数据位的计算 49 2.3 有限字长效应 51 2.3.1 字长效应的产生因素 51 2.3.2 A/D变换的字长效应 52 2.3.3 系统运算中的字长效应 53 2.4 FPGA中的常用处理模块 55 2.4.1 乘法器模块 55 2.4.2 除法器模块 60 2.4.3 浮点运算模块 62 2.4.4 滤波器模块 64 2.4.5 数字频率器模块 67 2.5 小结 68 第3章 锁相技术原理及应用 71 3.1 锁相环的工作原理 72 3.1.1 锁相环路的模型 72 3.1.2 锁定与跟踪的概念 73 3.1.3 环路的基本性能要求 74 3.2 锁相环的组成 75 3.2.1 鉴相器 75 3.2.2 环路滤波器 76 3.2.3 压控振荡器 77 3.3 锁相环路的动态方程 77 3.3.1 非线性相位模型 77 3.3.2 线性相位模型 79 3.3.3 环路的传递函数 80 3.4 锁相环路的性能分析 82 3.4.1 暂态信号响应 82 3.4.2 环路的频率响应 84 3.4.3 环路的稳定性 86 3.4.4 非线性跟踪性能 87 3.4.5 环路的捕获性能 89 3.4.6 环路的噪声性能 90 3.5 锁相环路的应用 92 3.5.1 环路的两种跟踪状态 92 3.5.2 调频解调器 93 3.5.3 调相解调器 94 3.5.4 调幅信号的相干解调 94 3.5.5 锁相调频器 95 3.5.6 锁相调相器 95 3.6 小结 96 第4章 载波同步的FPGA实现 97 4.1 载波同步的原理 98 4.1.1 载波同步的概念及实现方法 98 4.1.2 锁相环的工作方式 99 4.2 锁相环路的数字化模型 100 4.2.1 数字鉴相器 100 4.2.2 数字环路滤波器 101 4.2.3 数字控制振荡器 102 4.2.4 数字环路的动态方程 103 4.3 输入信号建模与仿真 104 4.3.1 工程实例需求 104 4.3.2 输入信号模型 105 4.3.3 输入信号的MATLAB仿真 107 4.4 载波同步环的参数设计 109 4.4.1 总体性能参数设计 110 4.4.2 数字鉴相器设计 111 4.4.3 环路滤波器及数控振荡器设计 114 4.5 载波同步环的FPGA实现 116 4.5.1 顶层模块的VHDL实现 116 4.5.2 IIR低通滤波器的VHDL实现 119 4.5.3 环路滤波器的VHDL实现 123 4.5.4 同步环路的FPGA实现 125 4.6 载波同步环的仿真测试 126 4.6.1 测试激励的VHDL设计 126 4.6.2 单载波输入信号的仿真测试 129 4.6.3 调幅波输入信号的仿真测试 133 4.6.4 关于载波环路参数的讨论 136 4.7 小结 138 第5章 抑制载波同步的FPGA实现 139 5.1 抑制载波同步的原理 140 5.1.1 平方环工

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跳频（Frequency Hopping，H）通信作为扩频通信最重要的分支之一，具备出色的抗衰落、抗干扰和抗截获能力，能够有效解决短波通信在现代电子信息对抗中存在的抗干扰和保密性问題，使得短波通信在军事和民用通信的应用吏加广泛。短波跳频通信系统能够正常通信的前提条件是跳频同步的实现，特别是现代军事通信的激烈对抗中，实现快速稳定的跳频同步具有非常积极和深远的影响。结合现有的跳频同步技术，本文重点研究了基于TOD的同步字头的同步方法，该方法具有同步建立时间短，随机性和隐酸性好的性能特点，能够有效的应用于短波跳频通信系统，并提出一种基于 TOPSIS法的同步频率捕获确认方案，从而保证整个设计方案的时效性和可靠性，并利用FPGA进行整个基于TOD的跳频通信系统在短波环境下的实现首先，介绍了国内外针跳频通信发展、跳频技术和跳频同步技术的研究现状。深入分析传统跳频通信的基本原理和关键技术，通过对抗干扰性能进行的具体分析，引出短波跳频通信系统的主要指标，并对短波跳频通信系统进行数学模型分析，为进一步的跳频同步研究打下基础.   其次，提出一种同步频率捕获确认过程中最佳检测方案的决策方法。在分析m序列同步的原理的基础上，对基于TOD的同步字头法的同步实现进行详细研究，并针对同步过程中同步频率捕获确认阶段中存在的问題，将其当成多属性决策问题进行主要研究，采用ToPS法对备选方案进行综合评价并排序，最终得出时效性和可靠性都兼备的同步频率捕获检测方案。   最后，对基于TOD的短波跳频通信系统进行了FPGA实现，先对系统的总体框架设计指标及设计平台结构进行概述，进而在 Xilinx ISE平台上对信号发生模块、跳频序列发生模块、频率合成模块、调制模块、解调模块、捕获模块和相关峰检测模块等模块完成FPGA实现，并通过 Modelsin观测工具上验证了各模块输出结果的正确性。至此成功完成高速短波跳频通信链路的建立。

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