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          擴頻通信系統(tǒng)CCSK信息調(diào)制解調(diào)算法設(shè)計

          作者: 時間:2012-05-21 來源:網(wǎng)絡 收藏

          摘要:采用直序具有較高的抗干擾能力,但速率會大幅下降。因此,在速率和抗干擾之間找到一個平衡點,是通信的一個重要技術(shù)問題。文中提出了一種編碼解碼枝術(shù),該技術(shù)可以有效地提高通信的通信速率。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/154908.htm

          關(guān)鍵詞:擴頻通信;數(shù)字相關(guān);BPSK;循環(huán)移位鍵控

          0 引言

          在直序擴頻系統(tǒng)中,Nbit擴頻碼只能代表1bit,例如發(fā)射方發(fā)送32 bit的擴頻碼,接收方經(jīng)過相關(guān)解擴處理后得到的有效為1 bit,信息速率為碼速率的1/32。而通過循環(huán)移位鍵控()信息編碼,就可以用Nbit擴頻碼代表K位信息,即(N,K)編碼。在采用32 bit擴頻碼的系統(tǒng)中,通過編碼將原始擴頻碼循環(huán)移位產(chǎn)生32種不同的擴頻碼,發(fā)射方通過發(fā)送原始擴頻碼的32種不同循環(huán)碼可以代表5 bit有效數(shù)據(jù),這樣的編碼方式可以使32bit碼流攜帶5bit信息,因此,在碼速率不變的前提下,可比采用直序擴頻數(shù)據(jù)的信息速率提高5倍,同樣,接收方通過CCSK的相關(guān)處理,可以出5 bit信息。

          1 CCSK信息

          所謂CCSK信息編碼,就是通過軟件或硬件電路計算將預發(fā)射數(shù)據(jù)向?qū)獢U頻碼轉(zhuǎn)換。CCSK編碼可以通過數(shù)據(jù)映射表產(chǎn)生,也可以通過邏輯電路實時計算產(chǎn)生。

          通過CCSK數(shù)據(jù)映射表實現(xiàn)CCSK編碼,其信息轉(zhuǎn)換速率較高、處理操作較少,但需要的硬件資源較多,尤其是對于需要快速切換擴頻碼的抗干擾系統(tǒng),其較大的擴頻碼集合,需要制作大量對應的CCSK碼表,因此,映射表法比較適合通過處理器(DSP)軟件計算產(chǎn)生。而實時計算實現(xiàn)CCSK編碼,其資源消耗較少,但處理操作較多。為提高其轉(zhuǎn)換速率,降低轉(zhuǎn)換時間,應通過FPGA相應邏輯電路來實現(xiàn)。下面以32 bit擴頻碼通信為例,詳細介紹實現(xiàn)兩種CCSK編碼的方法。

          1.1 CCSK數(shù)據(jù)映射表

          通過表映射實現(xiàn)CCSK編碼時,首先要對32 bit擴頻碼進行數(shù)據(jù)預處理,以產(chǎn)生32 bit原擴頻碼的32個循環(huán)移位碼。假定一個32 bit擴頻序列{a0,a1,a2,…,a29,a30,a31}通過右循環(huán)移位處理可以得到的32種不同位排列次序的數(shù)據(jù)如下:

          {a0,a1,a2,…,a29,a30,a31}循環(huán)右移0次帶表數(shù)據(jù)0

          {a31,a0,a1,a2,…,a29,a30} 循環(huán)右移1次帶表數(shù)據(jù)1

          {a30,a31,a0,a1,a2,…,a29}循環(huán)右移2次帶表數(shù)據(jù)2

          ……

          {a1,a2,…,a29,a31,a0}循環(huán)右移31次帶表數(shù)據(jù)31

          那么,實現(xiàn)循環(huán)移位編碼的方式如下:

          假定原信息數(shù)據(jù)為N(0≤N≤31),原擴頻碼為m(32 bitm序列),則有32 bit映射擴頻碼M為:

          M=(m>>n)0xffffffff+(m(32-n))0xffffffff

          即當原信息數(shù)據(jù)為N時,將原m序列右移N位得到的32bit數(shù)據(jù)與m序列右移32-N位得到的32bit數(shù)據(jù)相加,就可得到32bit映射擴頻碼M。將0~31的5 bit數(shù)據(jù)代入上式,就可以得到32種M序列構(gòu)建的CCSK擴頻碼映射表。對于具有L(L≥0)個可選擴頻碼集合的系統(tǒng),可通過上式計算產(chǎn)生L個由32個元素組成的碼表。當系統(tǒng)對原數(shù)據(jù)進行編碼時,即可通過擴頻碼號L和原數(shù)據(jù)N,在碼表中提取元素號為32×L+N的映射擴頻碼。

          在一個擴頻碼集合較大的系統(tǒng)中,計算產(chǎn)生的大量碼表需要占用較多數(shù)據(jù)存儲空間。對FPGA而言,存儲碼表所占的存儲器資源比例較大但對某些DSP則相對較小,因此,用碼表映射方法實現(xiàn)CCSK數(shù)據(jù)編碼的方法比較適合DSP軟件處理。

          1.2 CCSK邏輯編碼電路的實時計算

          CCSK邏輯編碼電路實時計算同碼表映射具有類似的,不同的是通過邏輯電路實時計算不必存儲大量的預處理數(shù)據(jù),從而減少了硬件資源的消耗。其電路由兩級32 bit存儲器和多路選擇器組成,其電路原理框圖如圖1所示。該電路將32 bitm序列存儲在2個級聯(lián)的存儲器內(nèi)成為一個64 bit的序列,這樣,當輸入5bit數(shù)據(jù)N時,預存的64 bit序列中的第N位到第N+31位輸出就是得到的32 bit序列M。一般情況下,根據(jù)輸入的原信息數(shù)據(jù)的不同,可以得到32種不同的M序列如下:

          {a0,a1,a2,…,a29,a30,a31}原信息數(shù)據(jù)0

          {a31,a0,a1,a2,…,a29,a30} 原信息數(shù)據(jù)1

          {a30,a31,a0,a1,a2,…,a29} 原信息數(shù)據(jù)2

          ……

          {a1,a2,…,a29,a30,a31,a0}原信息數(shù)據(jù)31

          由上述可見,32種序列同軟件計算得到的M序列完全一致。通過FPGA內(nèi)部的LE單元構(gòu)建圖1所示的邏輯電路比較容易,而且消耗的硬件資源也較少。

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          2 CCSK信息算法設(shè)計

          在數(shù)字中通信制系統(tǒng)中,要實現(xiàn)CCSK信息,首先要通過A/D采樣、正交基帶下編碼、低通濾波等數(shù)字信號處理方式對輸入中頻信號進行相位檢測,最后采用數(shù)字相關(guān)器對正交基帶碼流進行相關(guān)運算以產(chǎn)生I、Q兩路相關(guān)峰,再通過正交相關(guān)峰合成產(chǎn)生符號位為正的正交相關(guān)峰。圖2所示為正交基帶下變頻信號處理電路原理框圖。

          e.JPG

          通信相關(guān)文章:通信原理



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