基于FPGA的DS/CDMA解擴(kuò)解調(diào)模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　圖1 DS/CDMA解擴(kuò)解調(diào)系統(tǒng)原理框圖

　　1  DS/CDMA信號(hào)解擴(kuò)解調(diào)的系統(tǒng)模型

　　根據(jù)國(guó)際上DS/CDMA信號(hào)發(fā)展的現(xiàn)狀，我們希望設(shè)計(jì)一個(gè)可以對(duì)DS/CDMA信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)解調(diào)的通用平臺(tái)，該平臺(tái)的系統(tǒng)模型如圖1所示：

　　分析該系統(tǒng)模型在不考慮噪聲與干擾的情況下，該系統(tǒng)的輸入信號(hào)=，經(jīng)正交下變頻到基帶：

　　將上式中各相關(guān)運(yùn)算項(xiàng)分別記作：

　　
         2  基于FPGA來(lái)設(shè)計(jì)CDMA解擴(kuò)解調(diào)的過(guò)程無(wú)線(xiàn)SOC開(kāi)發(fā)

　　設(shè)備實(shí)現(xiàn)基于第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)，采用大規(guī)模FPGA作為設(shè)備實(shí)現(xiàn)的硬件平臺(tái)，可作為直接序列擴(kuò)頻/碼分多址信號(hào)接收的通用處理平臺(tái)。擬定CDMA解擴(kuò)解調(diào)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(hào)的輸入能量，經(jīng)器件AD6640采樣后送入FPGA信號(hào)處理模塊進(jìn)行數(shù)字下變頻到I/Q路基帶，再將I/Q路基帶信號(hào)送入并行檢測(cè)模塊進(jìn)行用戶(hù)檢測(cè)；并行檢測(cè)模塊采用大規(guī)模可編程邏輯器件ALTERA公司的EP2C70F672來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要是通過(guò)并行匹配濾波器來(lái)完成搜索范圍之內(nèi)的PN碼，被檢測(cè)出來(lái)的PN碼再反饋送入FPGA信號(hào)處理模塊進(jìn)行解擴(kuò)解調(diào)處理。FPGA信號(hào)處理模塊采用ALTERA公司的EP2S60F672來(lái)實(shí)現(xiàn)，該部分由16個(gè)模塊組成，每一個(gè)模塊都可以完成地址碼捕獲與跟蹤、相關(guān)解擴(kuò)、相位估計(jì)、基帶解調(diào)等功能，輸出維特比軟判決數(shù)據(jù)信號(hào)；主控單元也在EP2S60F672中設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，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(tài)檢測(cè)等功能，各種配置與檢測(cè)信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口用計(jì)算機(jī)控制輸入。無(wú)線(xiàn)SOC開(kāi)發(fā)平臺(tái)499元 S3C44B0 ARM7開(kāi)發(fā)板378元 S3C2410 ARM9開(kāi)發(fā)板780元 AT91SAM7S64 ARM7

　　圖2 CDMA信號(hào)接收設(shè)備總體方案框圖

　　3  幾個(gè)關(guān)鍵模塊的實(shí)現(xiàn)過(guò)程

　　中頻處理與ADC單元主要由中頻自動(dòng)增益控制、帶通/低通濾波、DDS采樣時(shí)鐘發(fā)生器、中頻ADC采樣這幾個(gè)模塊組成，采用速率是碼片時(shí)鐘N倍的時(shí)鐘作為采樣時(shí)鐘，然后將采樣后的數(shù)據(jù)送入FPGA中。

　　基帶接收處理單元由數(shù)字正交下變頻、時(shí)鐘基準(zhǔn)DDS、可控地址碼產(chǎn)生、多路并行地址碼搜索捕獲、數(shù)字內(nèi)插碼片跟蹤、碼分信道估計(jì)（幅度、相位估計(jì)、SIR估計(jì)）、多路數(shù)據(jù)相關(guān)解擴(kuò)、差分相干解調(diào)數(shù)據(jù)接口（不含數(shù)據(jù)幀恢復(fù)）這些部分組成，主要完成信號(hào)的接收解擴(kuò)解調(diào)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(tài)配置）、工作狀態(tài)檢測(cè)（捕獲指示、同步指示、接收狀態(tài)等）、控制接口處理（網(wǎng)絡(luò)接口）、RS-232接口等模塊組成。MCU總線(xiàn)與基帶處理單元相連，用于參數(shù)配置控制、工作狀態(tài)信息采集與顯示、外部通信等功能；網(wǎng)絡(luò)接口主要完成硬件和計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)交換；RS-232接口主要控制液晶的顯示以及鍵盤(pán)輸入。

    結(jié)束語(yǔ)：基于DS/CDMA信號(hào)解擴(kuò)解調(diào)的基本原理，結(jié)合大規(guī)模邏輯器件FPGA的優(yōu)點(diǎn)，本文作者創(chuàng)新的提出設(shè)計(jì)一個(gè)通用的解擴(kuò)解調(diào)平臺(tái)，該平臺(tái)既可以用于CDMA信號(hào)蜂窩基站接收機(jī)的核心模塊，也可以用于衛(wèi)星CDMA信號(hào)的解擴(kuò)解調(diào)；該平臺(tái)已經(jīng)在基站接收機(jī)上得到了應(yīng)用和驗(yàn)證，實(shí)踐證明該模塊搜索速度快，同時(shí)解擴(kuò)解調(diào)的用戶(hù)數(shù)達(dá)到了16個(gè)，解擴(kuò)解調(diào)的效率極高。由于該模塊采用ALTERA公司的大規(guī)模FPGA器件，所以很容易轉(zhuǎn)換成用于ASIC電路，有很廣闊的應(yīng)用價(jià)值。