基于CPLD宽带移动通信系统数据帧的实现

2012-10-25 13:10:12来源: 互联网
   

摘 要:宽带移动通信系统的关键技术之一是自适应调制,与窄带移动通信系统的调制方式完全不同,因而系统数据帧格式也随之改变,针对采用时分双工(TDD)工作方式的时分复分系统(TDMA),利用CPLD(复杂可编程逻辑器件)技术完成数据帧的组帧工作。

1引言

随着Internet技术及移动通信技术的发展,人们对宽带移动通信系统的需求越来越大,而宽带移动通信系统的关键技术之一是自适应调制技术[1,2],即通过研究无线信道的衰落程 度、信道流量等参数动态地改变调制方式,在任何时刻都使信道容量达到最大,从而提高信道的频谱利用率,并有效地提高信息传输速率。在TDMA/TDD系统中,自适应调制是通过瞬时载噪比及瞬时时延量进行估计,从而动态地控制系统传输的调制方式,据此特殊要求,可设计系统数据帧格式如图1所示[3]。

 

 

图1中:一帧包括4个上行突发块和4个下行突发块,共8.32 ms(一个上行或下行突发块为1.04 ms)。每个突发块由数据及前缀码、中缀码、后缀码组成。其中,R各为8个字节,为上行或 下行突发模块的同步码; P各为8个字节,为导频,用作信号的衰落补偿; G为8个字节,为保护时隙 ;W为8个字节,为符号率及调制电平选择字;CE为32个字节,为信道估计字。对以上数据帧格式,我们将用CPLD技术来实现。

2数据帧的实现

2.1R,P,G,W码

帧同步是为了保证收、发各对应话路在时间上保持一致,这样接收端就能正确接收发送端送来的每一个话路信号,他必须在位同步的前提下实现。为了建立收、发系统的帧同步,需要在每一帧(或几帧)中的固定位置插入具有特定码型的帧同步码。这样,只要收端能正确识别出这些帧同步码,就能正确辨别出每一帧的首尾,从而正确区分出发端送来的各路信号。

同步码的选择除了与其插入方式有关外,还跟帧同步码组长度、帧长度、帧码组的结构有关,这三个因素互相关联,合理选择这三个因数可以获得在技术和经济两方面都较合理的帧结构。如果增加帧同步码可能会提高通信的传输效率,但是会增加同步码的出错率,同时可能出现假同步码,以至于会干扰同步系统,所以同步码的选择也是比较重要的。

导频码P作为信道估计的作用,在发送端将数据分帧,每帧中以一定的间隔插入已知的导频符号,经信道后,接收端提取这些位置的信道畸变影响。导频符号辅助下的信道估计利用这些位置的信道畸变影响做内插滤波,从而估计出一帧中每个信号畸变影响。

Walsh函数是一种非正弦的完备正交函数系。由于仅有2种可能的取值:+1和-1(或0和1),比较适合用来表达和处理数字信号。Walsh早在1923年提出这个函数的完整理论。在此后的40多年中,Walsh函数在电子技术中没有得到很大的发展和应用。近年来由于数字集成电路的迅速发展,由于Walsh函数具有理想的互相关特性,所以Walsh函数得到应用。在Wa lsh函数中,两两之间的互相关函数为“0”,他们之间是正交的,因而在码分多址通信中,Walsh函数可以作为地址码使用。Walsh函数可以用哈达码(Hadamard)矩阵H表示,利用递推关系很容易构成Walsh函数序列。哈达矩阵H是0和1元素构成的正交方阵,所谓正交方阵,是指他的任意两行(或两列)都是相互正交的,即任意两行(或两列)的对应相乘之和等于0,他们的相关函数为0。

用AHDL语言在MAX+Plus II环境下将他们各自做成ROM模块。

2.2CE码的实现

采用4阶的M序列作为CE码,用MAX+Plus II的原理图设计方法来实现。经过编译后得到的符号文件如图2所示。

 

 

 

 

图2中的INCLOCK是控制移位的时钟频率。CLR用于清零,当CLR=1时表示不清零,否则表示清零。ENABLE是使能端,当ENALBE=1时表示正常工作,否则表示维持现状,不能正常工作。OUTCE是输出的CE码。图3是经过仿真以后的CE4scf时序图。

[1] [2]

关键字:CPLD  宽带移动通信

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2012/1025/article_3220.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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