m基于UW序列的数据帧检测,帧同步verilog实现,含testbench

51matlab / 2023-07-30 / 原文

1.算法仿真效果

本系统进行了Vivado2019.2平台的开发，仿真结果如下所示：

2.算法涉及理论知识概要

UW序列是一种特殊类型的伪随机二进制序列，通常用于数据帧检测和帧同步。UW序列具有以下特性：

平衡性：UW序列中的1和0的数量大致相等，确保序列具有良好的自相关性。

低互相关：不同UW序列之间的互相关性非常低，减少误检测的可能性。

长周期：UW序列的周期非常长，保证在数据传输过程中不会重复。

在数据帧检测中，发送端会将数据帧的头部与UW序列进行异或操作，接收端通过检测UW序列的出现来识别数据帧的起始位置和帧同步。

数据帧通常由头部（header）、数据（payload）和尾部（tail）组成。在发送端，数据帧的头部会与UW序列进行异或操作，然后发送给接收端。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UW序列进行互相关运算，得到互相关结果R。

将R与阈值进行比较，如果超过阈值，则认为找到了帧同步。

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，选择一个合适的UW序列，并将数据帧的头部依次与UW序列进行异或操作。将得到的带有UW序列的头部发送给接收端。

2 接收端实现

在接收端的FPGA中，实现数据帧检测和帧同步需要进行以下步骤：

选择UW序列：在接收端选择与发送端使用的UW序列相同的UW序列。

互相关运算：将接收到的数据流与选定的UW序列进行互相关运算，得到互相关结果R。

阈值判定：将R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R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。

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 [11:0] o_Q_dw;
    wire[14:0] o_peak;
    
 
wire             o_syn;
wire      frame_data_en;
wire [11:0] frame_data;
	// Instantiate the Unit Under Test (UUT)
	UW_1_sycn uut (
		.i_clk       (i_clk), 
		.i_rst       (i_rst), 
		.o_I_dw      (o_I_dw), 
		.o_Q_dw      (o_Q_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