基于FPGA的DS/CDMA解扩解调模块设计与实现

2007-08-13 10:38:39来源: 微计算机信息
在CDMA通信系统中,用于基站信号转发的接收机是一个核心模块,一台接收机只是处理一路用户的解扩解调显然是不合理的,为了提高接收机的效率和降低成本,有必要设计一种多路CDMA信号通用解扩解调平台。而FPGA具有功能强大,开发工程投资小,周期短,可反复编程修改,保密性能好,开发工具智能化等优点,本项目决定采用FPGA作为设计平台;本文首先建立了CDMA信号的扩频调制与解扩解调系统模型,然后提出设计这样一个多路CDMA信号通用解扩解调平台。该平台将保证处理CDMA解扩解调的通用性,既可以将此平台用在CDMA信号蜂窝基站的建设上,也可以用在CDMA卫星地面的基站建设上。

  图1 DS/CDMA解扩解调系统原理框图

1 DS/CDMA信号解扩解调的系统模型

根据国际上DS/CDMA信号发展的现状,我们希望设计一个可以对DS/CDMA信号进行解扩解调的通用平台,该平台的系统模型如图1所示:

分析该系统模型在不考虑噪声与干扰的情况下,该系统的输入信号=,经正交下变频到基带

  将上式中各相关运算项分别记作:

  

2 基于FPGA来设计CDMA解扩解调的过程无线SOC开发
平台499元 S3C4

设备实现基于第三代移动通信系统实现的关键技术基础,采用大规模FPGA作为设备实现的硬件平台,可作为直接序列扩频/码分多址信号接收的通用处理平台。拟定CDMA解扩解调模块的总体方案框图如图2.1所示。

中频AGC单元控制70MHz中频输入信号的输入能量,经器件AD6640采样后送入FPGA信号处理模块进行数字下变频到I/Q路基带,再将I/Q路基带信号送入并行检测模块进行用户检测;并行检测模块采用大规模可编程逻辑器件ALTERA公司的EP2C70F672来实现,主要是通过并行匹配滤波器来完成搜索范围之内的PN码,被检测出来的PN码再反馈送入FPGA信号处理模块进行解扩解调处理。FPGA信号处理模块采用ALTERA公司的EP2S60F672来实现,该部分由16个模块组成,每一个模块都可以完成地址码捕获与跟踪、相关解扩、相位估计、基带解调等功能,输出维特比软判决数据信号;主控单元也在EP2S60F672中设计实现,该单元完成DDS控制、ADC采样频率配置、载频初始化配置、地址码配置、工作状态检测等功能,各种配置与检测信息通过网络接口用计算机控制输入。无线SOC开发平台499元 S3C44B0 ARM7开发板378元 S3C2410 ARM9开发板780元 AT91SAM7S64 ARM7

  图2 CDMA信号接收设备总体方案框图

3 几个关键模块的实现过程

中频处理与ADC单元主要由中频自动增益控制、带通/低通滤波、DDS采样时钟发生器、中频ADC采样这几个模块组成,采用速率是码片时钟N倍的时钟作为采样时钟,然后将采样后的数据送入FPGA中。

基带接收处理单元由数字正交下变频、时钟基准DDS、可控地址码产生、多路并行地址码搜索捕获、数字内插码片跟踪、码分信道估计(幅度、相位估计、SIR估计)、多路数据相关解扩、差分相干解调数据接口(不含数据帧恢复)这些部分组成,主要完成信号的接收解扩解调功能。

主控单元主要由初始化配置(载频配置、地址码配置、工作状态配置)、工作状态检测(捕获指示、同步指示、接收状态等)、控制接口处理(网络接口)、RS-232接口等模块组成。MCU总线与基带处理单元相连,用于参数配置控制、工作状态信息采集与显示、外部通信等功能;网络接口主要完成硬件和计算机的数据交换;RS-232接口主要控制液晶的显示以及键盘输入。

结束语

基于DS/CDMA信号解扩解调的基本原理,结合大规模逻辑器件FPGA的优点,本文作者创新的提出设计一个通用的解扩解调平台,该平台既可以用于CDMA信号蜂窝基站接收机的核心模块,也可以用于卫星CDMA信号的解扩解调;该平台已经在基站接收机上得到了应用和验证,实践证明该模块搜索速度快,同时解扩解调的用户数达到了16个,解扩解调的效率极高。由于该模块采用ALTERA公司的大规模FPGA器件,所以很容易转换成用于ASIC电路,有很广阔的应用价值。

参考文献:

[1]Altera FPGA/CPLD设计(高级篇),吴继华,王诚,人民邮电出版社,2005年7月
[2]扩频通信数字基带信号处理算法及其VLSI实现,张欣,科学出版社,2004年8月
[3]Koji Ohno, Mamoru Sa Sawahashi, and Fumiyuki Adachi, "Wideband coherent DS-CDMA", Proceedings of the 45th EEE VTC Conference, Chicago, pp 779-783,1995.
[4]杨奎武,魏博.扩频通信中匹配滤波器的FPGA 设计[J]微机算计信息,2005.3:117-119  
[5]数字通信,John G.Proakis,电子工业出版社,2004年2月 

关键字:蜂窝  基站  信号  基带

编辑:赵思潇 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/tx/200708/1771.html
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