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在CDMA通信系統中，用于基站信號轉發的接收機是一個核心模塊，一臺接收機只是處理一路用戶的解擴解調顯然是不合理的，為了提高接收機的效率和降低成本，有必要設計一種多路CDMA信號通用解擴解調平臺。而FPGA具有功能強大，開發工程投資小，周期短，可反復編程修改，保密性能好，開發工具智能化等優點，本項目決定采用FPGA作為設計平臺；本文首先建立了CDMA信號的擴頻調制與解擴解調系統模型，然后提出設計這樣一個多路CDMA信號通用解擴解調平臺。該平臺將保證處理CDMA解擴解調的通用性，既可以將此平臺用在CDMA信號蜂窩基站的建設上，也可以用在CDMA衛星地面的基站建設上。 圖1 DS/CDMA解擴解調系統原理框圖 1 DS/CDMA信號解擴解調的系統模型 根據國際上DS/CDMA信號發展的現狀，我們希望設計一個可以對DS/CDMA信號進行解擴解調的通用平臺，該平臺的系統模型如圖1所示： 分析該系統模型在不考慮噪聲與干擾的情況下，該系統的輸入信號=，經正交下變頻到基帶： 將上式中各相關運算項分別記作： 2 基于FPGA來設計CDMA解擴解調的過程無線SOC開發平臺499元 S3C4 設備實現基于第三代移動通信系統實現的關鍵技術基礎，采用大規模FPGA作為設備實現的硬件平臺，可作為直接序列擴頻/碼分多址信號接收的通用處理平臺。擬定CDMA解擴解調模塊的總體方案框圖如圖2.1所示。 中頻AGC單元控制70MHz中頻輸入信號的輸入能量，經器件AD6640采樣后送入FPGA信號處理模塊進行數字下變頻到I/Q路基帶，再將I/Q路基帶信號送入并行檢測模塊進行用戶檢測；并行檢測模塊采用大規模可編程邏輯器件ALTERA公司的EP2C70F672來實現，主要是通過并行匹配濾波器來完成搜索范圍之內的PN碼，被檢測出來的PN碼再反饋送入FPGA信號處理模塊進行解擴解調處理。FPGA信號處理模塊采用ALTERA公司的EP2S60F672來實現，該部分由16個模塊組成，每一個模塊都可以完成地址碼捕獲與跟蹤、相關解擴、相位估計、基帶解調等功能，輸出維特比軟判決數據信號；主控單元也在EP2S60F672中設計實現，該單元完成DDS控制、ADC采樣頻率配置、載頻初始化配置、地址碼配置、工作狀態檢測等功能，各種配置與檢測信息通過網絡接口用計算機控制輸入。無線SOC開發平臺499元 S3C44B0 ARM7開發板378元 S3C2410 ARM9開發板780元 AT91SAM7S64 ARM7 圖2 CDMA信號接收設備總體方案框圖 3 幾個關鍵模塊的實現過程 中頻處理與ADC單元主要由中頻自動增益控制、帶通/低通濾波、DDS采樣時鐘發生器、中頻ADC采樣這幾個模塊組成，采用速率是碼片時鐘N倍的時鐘作為采樣時鐘，然后將采樣后的數據送入FPGA中。 基帶接收處理單元由數字正交下變頻、時鐘基準DDS、可控地址碼產生、多路并行地址碼搜索捕獲、數字內插碼片跟蹤、碼分信道估計（幅度、相位估計、SIR估計）、多路數據相關解擴、差分相干解調數據接口（不含數據幀恢復）這些部分組成，主要完成信號的接收解擴解調功能。 主控單元主要由初始化配置（載頻配置、地址碼配置、工作狀態配置）、工作狀態檢測（捕獲指示、同步指示、接收狀態等）、控制接口處理（網絡接口）、RS-232接口等模塊組成。MCU總線與基帶處理單元相連，用于參數配置控制、工作狀態信息采集與顯示、外部通信等功能；網絡接口主要完成硬件和計算機的數據交換；RS-232接口主要控制液晶的顯示以及鍵盤輸入。 結束語： 基于DS/CDMA信號解擴解調的基本原理，結合大規模邏輯器件FPGA的優點，本文作者創新的提出設計一個通用的解擴解調平臺，該平臺既可以用于CDMA信號蜂窩基站接收機的核心模塊，也可以用于衛星CDMA信號的解擴解調；該平臺已經在基站接收機上得到了應用和驗證，實踐證明該模塊搜索速度快，同時解擴解調的用戶數達到了16個，解擴解調的效率極高。由于該模塊采用ALTERA公司的大規模FPGA器件，所以很容易轉換成用于ASIC電路，有很廣闊的應用價值。 |
