基于FPGA的MC-CDMA基带系统的实现

2010-11-02 19:29:34来源: 电子技术应用2010年第9期

  摘  要: MIMO技术、多载波技术与链路自适应技术是未来移动通信系统最值得关注的几种物理层技术。MIMO技术在提高系统频谱利用率方面性能卓越,多载波CDMA技术则能有效地对抗频率选择性衰落,将MIMO技术与MC-CDMA方案相结合,构成空域复用MC-CDMA系统,将在很大程度上提高系统的性能和容量,更有效地提高信息传输速率,完成基于FPGA的空域复用 MIMO MC一CDMA系统的基带信号处理平台的设计与实现的任务[1]。本文采用硬件仿真模型模拟MIMO信道的方法,实现了对系统的联合调试与功能验证,与软件仿真结果进行比较,性能良好。

  1 MC-COMA调制解调的硬件实现

  1.1 方案设计

  根据MC-CDMA调制解调的基本原理,在本方案设计中将其调制过程划分为符号复制、频域扩频、载波调制三个功能模块,解调过程划分为载波解调、解扩和频域合并三个功能模块。考虑到代码的整齐和运算速度的要求,在设计中采用了流水线操作方式。

  根据需求,本文设计方案的子载波数为32,扩频码由长度为32的OVSF码发生器产生,通过设置OVSF码发生器的参数,可以选择32种不同的码字中的一种进行扩频来区分不同用户的数据。各个模块之间的时序关系通过ens等控制信号实现,前端模块运算完成才触发后端模块,从而实现流水线操作。

  MC-CDMA调制所有程序模块之间的关系和信号流程。其中MC-CDMA模块为顶层模块,第二行的三个函数为一级子模块,第三行的函数为二级模块。进入MC-CDMA调制器的数据符号首先经过N次复制,本文系统中N=32,Copy32子程序模块即用于实现多载波调制中的符号复制功能。复制之后的数据送入频域扩频模块sPreading,经由长度为32的OVsF码序列进行扩频处理后送入IFFT32运算模块实现频域到时域的变换,完成MC-CDMA调制。

  1.2 频域扩频的实现

  在扩频通信系统中,其原理都是使用扩频序列来扩展用户的原始信号。在接收端,为了恢复原始信号,使用与发射端一样的同步扩频序列与收到的信号进行相关。MC-CDMA就是利用扩频序列的互相关性进行多用户通信的,扩频序列在MC-CDMA系统中起着重要的作用。

  1.3 FFT/IFFT的FPGA实现

  本文中FFT/IFFT设计参考Altera公司FFTIP核的数据手册[2],通过对IP核进行实际测试可知,有效数据要延迟于START信号4个时钟周期输入。而在本系统中,来自前端模块的控制信号和有效数据是同步输入FFT/IFFT变换模块的,所以需要对输入数据寄存4个周期。输入数据缓冲模块用来对输入数据进行寄存。时序控制单元用于保证模块中的时序对齐。FFT/IFFT运算单元是基于Altera公司的Altera Megacore IP核实现的。FFT/IFFT IP核的各个主要参数设置如表1所示。变换长度为32,采用并行流水线FO结构,为了节省slices资源的消耗,最大限度地选择使用片内的块RAM资源。表1给出了综合得到的FFT&IFFT模块的资源消耗情况,从综合报告中可知,其最大执行速度可以达到268 MHz。

[1] [2]

关键字:FPGA  MC-CDMA  基带系统  移动通信

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2010/1102/article_1406.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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