CDMA2000基帶信號發(fā)生器的FPGA+DSP實(shí)現(xiàn)
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2.3擾碼
擾碼技術(shù)即用PN碼與已擴(kuò)頻碼相乘，實(shí)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(xiàng)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(kuò)頻，兩支路的短PN碼特征多項(xiàng)式分別為：
2.4擴(kuò)頻
擴(kuò)頻操作又叫信道化操作，即用一個(gè)高速數(shù)字序列(擴(kuò)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(kuò)頻碼序列就是很窄的脈沖序列。通過擴(kuò)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(dāng)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(gè)數(shù)量級的，但擴(kuò)頻通信的信號帶寬與信息帶寬之比則高達(dá)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(kuò)頻通信的基本思想和理論依據(jù)。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)擴(kuò)展的頻譜越寬，處理增益越高，抗干擾能力就越強(qiáng)。在接收端用與發(fā)送端完全相同的擴(kuò)頻碼序列來進(jìn)行解擴(kuò)。
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(kuò)頻調(diào)制器的輸出碼片流要利用脈沖成形濾波器進(jìn)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(gè)BSPK 調(diào)制器構(gòu)成。輸入的串行二進(jìn)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(jìn)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(shí)現(xiàn)基帶模塊之前，首先必須根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的目標(biāo)確定系統(tǒng)的性能指標(biāo)、協(xié)議要求。
第二步是根據(jù)系統(tǒng)的要求進(jìn)行芯片的選擇，可供選擇的芯片包括DSP，FPGA 和單片機(jī)。其中，DSP 芯片可單獨(dú)完成整個(gè)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(diǎn) 是方便的可測量性、單個(gè)信道的低耗費(fèi)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(diǎn)是結(jié)構(gòu)靈活，有較強(qiáng)的通用性，適于模塊化設(shè)計(jì)，從而能夠提高算法效率，同時(shí)其開發(fā)周期較短，系統(tǒng)易于維護(hù)和擴(kuò)展，適合于實(shí)時(shí)信號處理。采用不同的芯片進(jìn)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(jì)確定軟硬件分工。基帶模塊的設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)2個(gè)方面。硬件設(shè)計(jì)首先要根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)算量的大小、對運(yùn)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(jì)芯片的外圍電路及其他電路。軟件設(shè)計(jì)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(yùn)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(shí)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(yùn)算量大的地方，用手工編寫的方法編寫匯編語言，而運(yùn)算量不大的地方則采用高級語言。
硬件和軟件設(shè)計(jì)完成后，需進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行系統(tǒng)集成。最后，完成系統(tǒng)調(diào)試。實(shí)現(xiàn)框圖如圖6所示。
本設(shè)計(jì)的基帶信號發(fā)生器CDMA2000下行鏈路基帶模塊設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)出信號源數(shù)字基帶處理的軟硬件實(shí)施方案，實(shí)現(xiàn)時(shí)運(yùn)用了FPGA+DSP這樣一種靈活的現(xiàn)代電子技術(shù)方案。
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