1.算法仿真效果
本系统进行Vivado2019.2平台的开发,其中Vivado2019.2仿真结果如下:
2.算法涉及理论知识概要
基于双PN序列的数据帧检测和帧同步是一种在通信系统中常用的技术,用于确保接收端正确地识别和解析传输的数据帧。在本文中,我将详细介绍基于双PN序列的数据帧检测的数学原理和实现过程,并探讨其在FPGA(现场可编程门阵列)中的应用领域。
1.1 双PN序列
双PN序列是由两个伪随机序列组成的序列,通常记为PNA和PNB。这两个序列具有以下特性:
长度相同:PNA和PNB的长度相等,通常用N表示。
互相关性:PNA和PNB之间的互相关性非常低,几乎为零。
自相关性:PNA和PNB各自的自相关性非常高,接近于1。
在接收端,我们会使用这两个双PN序列来检测数据帧的起始位置和帧同步。
1.2 数据帧检测原理
数据帧通常由头部(header)、数据(payload)和尾部(tail)组成。在发送端,数据帧首先与一个唯一的PN序列进行异或操作,然后再与另一个PN序列进行异或操作,形成双PN序列。接收端会通过以下过程来检测数据帧的起始位置和帧同步:
接收数据流并与PNA进行互相关运算,得到互相关结果R1。
接收数据流并与PNB进行互相关运算,得到互相关结果R2。
将R1和R2分别与阈值进行比较,如果超过阈值,则认为找到了帧同步。
第2部分:实现过程
2.1 发送端实现
在发送端,首先确定数据帧的格式,包括头部、数据和尾部的长度。然后,选择两个合适的PN序列PNA和PNB,并将数据帧的头部、数据和尾部依次与这两个序列进行异或操作。将得到的双PN序列发送给接收端。
2.2 接收端实现
在接收端的FPGA中,实现帧检测和帧同步需要进行以下步骤:
选择PN序列:在接收端选择与发送端使用的PNA和PNB相同的PN序列。
互相关运算:将接收到的数据流与选定的PNA和PNB进行互相关运算,得到两个互相关结果R1和R2。
阈值判定:将R1和R2与预先设定的阈值进行比较。阈值的选取要基于信噪比和系统性能考虑,通常通过实验来确定。
帧同步:当R1和R2均超过阈值时,表示找到了帧同步,接下来可以开始解析数据帧。
基于双PN序列的数据帧检测和帧同步在许多通信系统中都有广泛的应用,尤其是在接收端解析复杂的数据帧时。以下是一些应用领域的例子:
无线通信系统:在无线通信中,数据帧检测和帧同步是接收端解析传输数据的关键步骤。通过使用双PN序列,可以实现高效可靠的帧同步,提高通信系统的性能。
卫星通信:在卫星通信系统中,由于信号可能受到淡化、多径干扰等问题,帧同步对于正确接收数据非常重要。基于双PN序列的帧同步可以提高抗干扰能力。
5G和物联网:随着5G和物联网的发展,数据帧通常具有复杂的格式和高速传输要求。基于双PN序列的帧同步在这些应用中可以有效地检测和同步数据帧。
视频和音频传输:在视频和音频传输中,数据通常以帧的形式进行传输。帧同步是实现流畅播放和高质量传输的关键技术。
3.Verilog核心程序
`timescale 1ns / 1ps // // Company: // Engineer: // // Create Date: 2023/07/24 21:40:51 // Design Name: // Module Name: TEST // Project Name: // Target Devices: // Tool Versions: // Description: // // Dependencies: // // Revision: // Revision 0.01 - File Created // Additional Comments: // // module TEST(); // Inputs reg i_clk; reg i_rst; // Outputs wire [11:0] o_I_dw; wire[15:0] o_peak; wire o_syn; wire frame_data_en; wire [11:0] frame_data; // Instantiate the Unit Under Test (UUT) PN_1_sycn uut ( .i_clk (i_clk), .i_rst (i_rst), .o_I_dw (o_I_dw), .o_peak (o_peak), .o_syn (o_syn), .frame_data_en(frame_data_en), .frame_data (frame_data) ); initial begin // Initialize Inputs i_clk = 1; i_rst = 1; // Wait 100 ns for global reset to finish #100 i_rst = 0; // Add stimulus here end always #5 i_clk=~i_clk; endmodule
标签:同步,接收端,数据,verilog,testbench,序列,PNB,PN From: https://www.cnblogs.com/51matlab/p/17591346.html