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1 引言隨著Internet技術及移動通信技術的發展，人們對寬帶移動通信系統的需求越來越大，而寬帶移動通信系統的關鍵技術之一是自適應調制技術，即通過研究無線信道的衰落程 度、信道流量等參數動態地改變調制方式，在任何時刻都使信道容量達到最大，從而提高信道的頻譜利用率，并有效地提高信息傳輸速率。在TDMA/TDD系統中，自適應調制是通過瞬時載噪比及瞬時時延量進行估計，從而動態地控制系統傳輸的調制方式，據此特殊要求，可設計系統數據幀格式如圖1所示。 圖1中：一幀包括4個上行突發塊和4個下行突發塊，共8.32 ms(一個上行或下行突發塊為1.04 ms)。每個突發塊由數據及前綴碼、中綴碼、后綴碼組成。其中，R各為8個字節，為上行或 下行突發模塊的同步碼； P各為8個字節，為導頻，用作信號的衰落補償； G為8個字節，為保護時隙 ；W為8個字節，為符號率及調制電平選擇字；CE為32個字節，為信道估計字。對以上數據幀格式，我們將用CPLD技術來實現。 2 數據幀的實現 2.1R，P，G，W碼 幀同步是為了保證收、發各對應話路在時間上保持一致，這樣接收端就能正確接收發送端送來的每一個話路信號，他必須在位同步的前提下實現。為了建立收、發系統的幀同步，需要在每一幀(或幾幀)中的固定位置插入具有特定碼型的幀同步碼。這樣，只要收端能正確識別出這些幀同步碼，就能正確辨別出每一幀的首尾，從而正確區分出發端送來的各路信號。 同步碼的選擇除了與其插入方式有關外，還跟幀同步碼組長度、幀長度、幀碼組的結構有關，這三個因素互相關聯，合理選擇這三個因數可以獲得在技術和經濟兩方面都較合理的幀結構。如果增加幀同步碼可能會提高通信的傳輸效率，但是會增加同步碼的出錯率，同時可能出現假同步碼，以至于會干擾同步系統，所以同步碼的選擇也是比較重要的。 導頻碼P作為信道估計的作用，在發送端將數據分幀，每幀中以一定的間隔插入已知的導頻符號，經信道后，接收端提取這些位置的信道畸變影響。導頻符號輔助下的信道估計利用這些位置的信道畸變影響做內插濾波，從而估計出一幀中每個信號畸變影響。 Walsh函數是一種非正弦的完備正交函數系。由于僅有2種可能的取值：+1和-1（或0和1），比較適合用來表達和處理數字信號。Walsh早在1923年提出這個函數的完整理論。在此后的40多年中，Walsh函數在電子技術中沒有得到很大的發展和應用。近年來由于數字集成電路的迅速發展，由于Walsh函數具有理想的互相關特性，所以Walsh函數得到應用。在Wa lsh函數中，兩兩之間的互相關函數為“0”，他們之間是正交的，因而在碼分多址通信中，Walsh函數可以作為地址碼使用。Walsh函數可以用哈達碼（Hadamard）矩陣H表示，利用遞推關系很容易構成Walsh函數序列。哈達矩陣H是0和1元素構成的正交方陣，所謂正交方陣，是指他的任意兩行（或兩列）都是相互正交的，即任意兩行（或兩列）的對應相乘之和等于0，他們的相關函數為0。 用AHDL語言在MAX+Plus II環境下將他們各自做成ROM模塊。 2.2 CE碼的實現 采用4階的M序列作為CE碼，用MAX+Plus II的原理圖設計方法來實現。經過編譯后得到的符號文件如圖2所示。 圖2中的INCLOCK是控制移位的時鐘頻率。CLR用于清零，當CLR=1時表示不清零，否則表示清零。ENABLE是使能端，當ENALBE=1時表示正常工作，否則表示維持現狀，不能正常工作。OUTCE是輸出的CE碼。圖3是經過仿真以后的CE4scf時序圖。 2.3 速率調整和數據分離 由于每個突發塊的數據是320 b，假定輸入的數據速率是400 kS/s，然而由于輸出的數據是416 b，所以輸出的數據速率應該為400/320×416=512 kS/s，所以數據輸入與輸出之間需要進行速率調整，這時就利用MAX+Plus II 中的雙端口RAMALTDPR AM元件進行速率調整。由于讀入的數據是320 b，所以地址線為9根，經過速率調整后進行數據分離，將分離的數據放入存儲器中。要控制好每個突發塊讀入數據，同時還需要有一個320 b的計數器，前160 b放入數據一中，后160 b放入數據二中，他們輸出的時鐘頻率均為速率調整后的時鐘頻率。如輸入的數據為10111000，經過雙端口RAM后的數據分別是1011和1000。 3 整個數據幀的實現與仿真結果 經過一系列的底層模塊的設計，可用頂層模塊程序把各底層模塊進行合成。合成時同步碼 R、導頻碼P、W碼、保護時隙的G，CE碼、及分離后的數據通過計數器計數來控制緩沖器的地址。合成后整個程序經編譯產生如圖4所示的符號圖。 圖4中的INCLOCK、OUTCLOCK分別表示幀的輸入頻率和輸出頻率，本次仿真中的輸入周期為2. 5μs，而輸出的周期為1.92 μs。INDATA、OUTDATE表示輸入數據和輸出數據。經過仿真，得到圖5所示的時序圖。 由于幀的輸入頻率與輸出頻率不同，所以可能會造成數據輸出時出錯，因為數據輸入的時 鐘周期為2.5μs，數據輸出的時鐘周期為1.92μs，所以要想取得160 b所需要時間為16 0×2.5μs=400μs，而當緩沖器重讀取數據一所需要時間為（8+8+160）×1.92μs=33 7.92 μs，小于400μs，所以輸出的時鐘比數據輸入的時鐘至少要提前400-337.92=62.08μs，數據二的讀取時間需要（8+8+32+8+160）×192μs=414.72 μs，大于400μs，所以讀取數據二時不會出現問題。數據幀頭部的時序圖如圖6所示。 4 結語 寬帶無線多媒體通信系統，采用自適應調制技術能達到高質量、高速、高靈活性的通信。 本文提出了一種針對TDMA/TDD自適應調制系統的數據幀結構的設計方法，并用軟件無線 電技術來實現這種數據幀結構，仿真結果表明，設計方法正確，實現結果令人滿意。 |
