摘要：為了滿足無人機遙控鏈路遠距離、高動態、強抗干擾能力的軍事通信需求，設計了基于長碼直接序列擴頻技術的FPGA實現方案。該方案采用了一種基于FFT算法的快速偽碼捕獲方法，將傳統的偽碼相位與多普勒頻移二維搜索過程簡化為兩者同時捕獲的一維搜索過程。經過硬件實現與測試，該方案可有效減少硬件資源消耗，同時縮短捕獲時間。
關鍵詞：無人機遙控鏈路；直接序列擴頻；長碼捕獲；FPGA

0 引言
近年來，無人機在軍事和民用領域得到了非常廣泛的應用。無人機遙控鏈路是整個無人機系統的神經中樞，可靠性方面要求嚴格。無人機飛行時復雜多變的環境，特別是遠距離巡航時，其低仰角帶來的嚴重多徑衰落與高速移動產生的多普勒效應嚴重影響其遙控鏈路的可靠性，為了提高其抗干擾能力，保證可靠性，通常采用直接序列擴頻技術，并且要求較長的偽碼長度。該技術的收發兩端要求用完全相同的偽隨機碼進行擴頻和解擴，因此接收機本地參考偽碼序列與接收序列之間的精確同步是對接收信號實現解擴的關鍵，而偽碼同步的關鍵是偽碼捕獲。
對于1 024位以上的長碼擴頻系統，傳統的偽碼捕獲方法，捕獲時間長，硬件資源消耗大，且動態性能低，不適應于無人機遙控鏈路。本文采用一種基于FFT算法的快速偽碼捕獲方法，設計了基于長碼直接序列擴頻技術的無人機遙控鏈路FPGA實現方案，經過硬件實現與測試，減少硬件資源消耗的同時縮短捕獲時間。

1 遙控鏈路實現方案
該無人機遙控鏈路總體技術要求包括：信息速率為14．4 Kb／s；處理增益30 dB；擴頻位數1 024位；碼片速率22．5 Mb／s；糾錯編碼采用RS編碼；多普勒頻移不大于±20 kHz；同步時間小于10 ms；調制方式為QPSK。
總體硬件實現方案如圖1所示。采用收發一體的數字基帶處理結構，收發通道在單片FPGA內完成。FPGA選用Altera公司的EP3C120F484，主要的功能都在片內完成，正交下變頻解調器選用AD8348，它將中頻140 MHz信號正交下變頻到基帶，形成I／Q兩路正交信號，由ADC(AD92 16)完成基帶信號的模-數轉換，將形成的數字信號傳輸給FPGA。Si-4133產生中頻本振，其工作頻率為280 MHz，參考本振為10 MHz。主機接口芯片選用MAX3485，RS 422接口芯片，把解調后的信息傳輸給主機。其工作時鐘頻率為波特率的16倍。

1．1 發射通道實現方案
發射通道實現方案如圖2所示。遙控指令數據經過RS編碼，插入幀同步頭，幀同步頭采用13位巴克碼，然后進行差分編碼器，以消除相位模糊問題。隨后，對產生的碼元序列進行基帶擴頻，擴頻碼采用讀PN碼存儲ROM方式產生。FPGA片內集成一個可調NCO，可對擴頻后基帶數據進行I，Q兩路的平衡QPSK調制。調制器輸出通過D／A變換送往射頻單元。