基于CPLD寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)幀的實(shí)現(xiàn)

摘　要：寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一是自適應(yīng)調(diào)制，與窄帶移動(dòng)通信系統(tǒng)的調(diào)制方式完全不同，因而系統(tǒng)數(shù)據(jù)幀格式也隨之改變，針對(duì)采用時(shí)分雙工(TDD)工作方式的時(shí)分復(fù)分系統(tǒng)(TDMA)，利用CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)技術(shù)完成數(shù)據(jù)幀的組幀工作。

1引言

隨著Internet技術(shù)及移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)的需求越來(lái)越大，而寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一是自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)[1，2]，即通過(guò)研究無(wú)線信道的衰落程 度、信道流量等參數(shù)動(dòng)態(tài)地改變調(diào)制方式，在任何時(shí)刻都使信道容量達(dá)到最大，從而提高信道的頻譜利用率，并有效地提高信息傳輸速率。在TDMA/TDD系統(tǒng)中，自適應(yīng)調(diào)制是通過(guò)瞬時(shí)載噪比及瞬時(shí)時(shí)延量進(jìn)行估計(jì)，從而動(dòng)態(tài)地控制系統(tǒng)傳輸?shù)恼{(diào)制方式，據(jù)此特殊要求，可設(shè)計(jì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)幀格式如圖1所示[3]。

圖1中：一幀包括4個(gè)上行突發(fā)塊和4個(gè)下行突發(fā)塊，共8.32 ms(一個(gè)上行或下行突發(fā)塊為1.04 ms)。每個(gè)突發(fā)塊由數(shù)據(jù)及前綴碼、中綴碼、后綴碼組成。其中，R各為8個(gè)字節(jié)，為上行或 下行突發(fā)模塊的同步碼; P各為8個(gè)字節(jié)，為導(dǎo)頻，用作信號(hào)的衰落補(bǔ)償; G為8個(gè)字節(jié)，為保護(hù)時(shí)隙 ;W為8個(gè)字節(jié)，為符號(hào)率及調(diào)制電平選擇字;CE為32個(gè)字節(jié)，為信道估計(jì)字。對(duì)以上數(shù)據(jù)幀格式，我們將用CPLD技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2數(shù)據(jù)幀的實(shí)現(xiàn)

2.1R，P，G，W碼

幀同步是為了保證收、發(fā)各對(duì)應(yīng)話路在時(shí)間上保持一致，這樣接收端就能正確接收發(fā)送端送來(lái)的每一個(gè)話路信號(hào)，他必須在位同步的前提下實(shí)現(xiàn)。為了建立收、發(fā)系統(tǒng)的幀同步，需要在每一幀(或幾幀)中的固定位置插入具有特定碼型的幀同步碼。這樣，只要收端能正確識(shí)別出這些幀同步碼，就能正確辨別出每一幀的首尾，從而正確區(qū)分出發(fā)端送來(lái)的各路信號(hào)。

同步碼的選擇除了與其插入方式有關(guān)外，還跟幀同步碼組長(zhǎng)度、幀長(zhǎng)度、幀碼組的結(jié)構(gòu)有關(guān)，這三個(gè)因素互相關(guān)聯(lián)，合理選擇這三個(gè)因數(shù)可以獲得在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面都較合理的幀結(jié)構(gòu)。如果增加幀同步碼可能會(huì)提高通信的傳輸效率，但是會(huì)增加同步碼的出錯(cuò)率，同時(shí)可能出現(xiàn)假同步碼，以至于會(huì)干擾同步系統(tǒng)，所以同步碼的選擇也是比較重要的。

導(dǎo)頻碼P作為信道估計(jì)的作用，在發(fā)送端將數(shù)據(jù)分幀，每幀中以一定的間隔插入已知的導(dǎo)頻符號(hào)，經(jīng)信道后，接收端提取這些位置的信道畸變影響。導(dǎo)頻符號(hào)輔助下的信道估計(jì)利用這些位置的信道畸變影響做內(nèi)插濾波，從而估計(jì)出一幀中每個(gè)信號(hào)畸變影響。

Walsh函數(shù)是一種非正弦的完備正交函數(shù)系。由于僅有2種可能的取值：+1和-1(或0和1)，比較適合用來(lái)表達(dá)和處理數(shù)字信號(hào)。Walsh早在1923年提出這個(gè)函數(shù)的完整理論。在此后的40多年中，Walsh函數(shù)在電子技術(shù)中沒(méi)有得到很大的發(fā)展和應(yīng)用。近年來(lái)由于數(shù)字集成電路的迅速發(fā)展，由于Walsh函數(shù)具有理想的互相關(guān)特性，所以Walsh函數(shù)得到應(yīng)用。在Wa lsh函數(shù)中，兩兩之間的互相關(guān)函數(shù)為“0”，他們之間是正交的，因而在碼分多址通信中，Walsh函數(shù)可以作為地址碼使用。Walsh函數(shù)可以用哈達(dá)碼(Hadamard)矩陣H表示，利用遞推關(guān)系很容易構(gòu)成Walsh函數(shù)序列。哈達(dá)矩陣H是0和1元素構(gòu)成的正交方陣，所謂正交方陣，是指他的任意兩行(或兩列)都是相互正交的，即任意兩行(或兩列)的對(duì)應(yīng)相乘之和等于0，他們的相關(guān)函數(shù)為0。

用AHDL語(yǔ)言在MAX+Plus II環(huán)境下將他們各自做成ROM模塊。

2.2CE碼的實(shí)現(xiàn)

采用4階的M序列作為CE碼，用MAX+Plus II的原理圖設(shè)計(jì)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)編譯后得到的符號(hào)文件如圖2所示。

圖2中的INCLOCK是控制移位的時(shí)鐘頻率。CLR用于清零，當(dāng)CLR=1時(shí)表示不清零，否則表示清零。ENABLE是使能端，當(dāng)ENALBE=1時(shí)表示正常工作，否則表示維持現(xiàn)狀，不能正常工作。OUTCE是輸出的CE碼。圖3是經(jīng)過(guò)仿真以后的CE4scf時(shí)序圖。