CDMA2000基帶信號發(fā)生器的FPGA+DSP實現(xiàn)
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2.3擾碼
擾碼技術(shù)即用PN碼與已擴頻碼相乘，實現(xiàn)對信號的加密。擾碼之間必須有良好的正交性。上行鏈路物理信道加擾的作用是區(qū)分用戶，下行鏈路加擾可以區(qū)分小區(qū)和信道。42位長PN碼的特征多項式如下公式：
15位的PN短碼用于QPSK調(diào)制的I，Q支路的直接序列擴頻，兩支路的短PN碼特征多項式分別為：
2.4擴頻
擴頻操作又叫信道化操作，即用一個高速數(shù)字序列(擴頻碼)與數(shù)字信號相乘，把數(shù)據(jù)符號轉(zhuǎn)換成一系列碼片，從而大大提高了數(shù)字符號的速率，增加了信號帶寬。由信號理論知道，脈沖信號寬度越窄，其頻譜就越寬，信號的頻帶寬度和脈沖寬度近似成反比，因此，越窄的脈沖序列被所傳信息調(diào)制，可產(chǎn)生頻帶很寬的信號。擴頻碼序列就是很窄的脈沖序列。通過擴頻操作信號頻譜被大大拓寬了。在常規(guī)通信中，為了提高頻率利用率，通常都是采用大體相當帶寬的信號來傳輸信息，即在無線電通信中射頻信號的帶寬和所傳信息的帶寬是屬于同一個數(shù)量級的，但擴頻通信的信號帶寬與信息帶寬之比則高達100～1 000，屬于寬帶通信，這樣做是為了提高通信的抗干擾能力，這是擴頻通信的基本思想和理論依據(jù)。擴頻通信系統(tǒng)擴展的頻譜越寬，處理增益越高，抗干擾能力就越強。在接收端用與發(fā)送端完全相同的擴頻碼序列來進行解擴。
2.5基帶濾波
基帶部分濾波器就是脈沖成形濾波器 (LPF)。由于輸出信號是帶寬受限的，所以擴頻調(diào)制器的輸出碼片流要利用脈沖成形濾波器進行濾波。
2.6QPSK調(diào)制
QSPK正交調(diào)制器方框圖如圖5所示，他可以被看成是由2個BSPK 調(diào)制器構(gòu)成。輸入的串行二進制信息序列經(jīng)串/并變換，分成兩路速率減半的序列，電平發(fā)生器分別產(chǎn)生雙極性二電平信號I(t)和Q(t)，然后用載波分別進行調(diào)制，相加后即得到QPSK信號。QPSK調(diào)制效率高，要求傳送途徑的信噪比低，非常適用于CDMA移動通信系統(tǒng)。其原理框圖如圖5所示。
第一步在實現(xiàn)基帶模塊之前，首先必須根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的目標確定系統(tǒng)的性能指標、協(xié)議要求。
第二步是根據(jù)系統(tǒng)的要求進行芯片的選擇，可供選擇的芯片包括DSP，FPGA 和單片機。其中，DSP 芯片可單獨完成整個基帶部分的處理，典型的以DSP為核心的基帶模塊的主要特點 是方便的可測量性、單個信道的低耗費以及簡便的軟硬件升級性。也可選擇DSP與FPGA 搭配使用，FPGA+DSP結(jié)構(gòu)最大的特點是結(jié)構(gòu)靈活，有較強的通用性，適于模塊化設(shè)計，從而能夠提高算法效率，同時其開發(fā)周期較短，系統(tǒng)易于維護和擴展，適合于實時信號處理。采用不同的芯片進行處理，會導(dǎo)致不同的系統(tǒng)性能，要得到最佳的系統(tǒng)性能，就必須在這一步確定最佳的芯片選擇搭配。
在完成第二步之后，就是總體設(shè)計確定軟硬件分工。基帶模塊的設(shè)計包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計2個方面。硬件設(shè)計首先要根據(jù)系統(tǒng)運算量的大小、對運算精度的要求、系統(tǒng)成 本限制以及體積、功耗等要求選擇合適芯片。然后設(shè)計芯片的外圍電路及其他電路。軟件設(shè)計和編程主要根據(jù)系統(tǒng)要求和所選的芯片編寫相應(yīng)的匯編程序，若系統(tǒng)運算量不大且有高級語言編譯器支持，也可用高級語言（如C語言）編程。由于現(xiàn)有的高級語言編譯器的效率還比不上手工編寫匯編語言的效率，因此在實際應(yīng)用系統(tǒng)中常采用高級語言和匯編語言的混合編程方法，即在算法運算量大的地方，用手工編寫的方法編寫匯編語言，而運算量不大的地方則采用高級語言。
硬件和軟件設(shè)計完成后，需進行硬件和軟件的調(diào)試。軟件的調(diào)試一般借助于芯片開發(fā)工具，如軟件模擬器、開發(fā)系統(tǒng)或仿真器等。硬件調(diào)試一般采用硬件仿真器進行調(diào)試，如果沒有相應(yīng)的硬件仿真器，且硬件系統(tǒng)不是十分復(fù)雜，也可以借助于一般的工具進行調(diào)試。系統(tǒng)的軟件和硬件分別調(diào)試完成后，對軟硬件進行系統(tǒng)集成。最后，完成系統(tǒng)調(diào)試。實現(xiàn)框圖如圖6所示。
本設(shè)計的基帶信號發(fā)生器CDMA2000下行鏈路基帶模塊設(shè)計將移動通信中的各種關(guān)鍵技術(shù)融為一體，形成具有整體性的CDMA數(shù)字基帶處理技術(shù)。在CDMA2000基帶設(shè)計過程中融入了軟件無線電的思想，提出了無線信號發(fā)生源CDMA2000無線傳輸技術(shù)的基帶處理方案，設(shè)計出信號源數(shù)字基帶處理的軟硬件實施方案，實現(xiàn)時運用了FPGA+DSP這樣一種靈活的現(xiàn)代電子技術(shù)方案。
參考文獻
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