在CDMA通信系統(tǒng)中，用于基站信號轉(zhuǎn)發(fā)的接收機(jī)是一個核心模塊，一臺接收機(jī)只是處理一路用戶的解擴(kuò)解調(diào)顯然是不合理的，為了提高接收機(jī)的效率和降低成本，有必要設(shè)計(jì)一種多路CDMA信號通用解擴(kuò)解調(diào)平臺。而FPGA具有功能強(qiáng)大，開發(fā)工程投資小，周期短，可反復(fù)編程修改，保密性能好，開發(fā)工具智能化等優(yōu)點(diǎn)，本項(xiàng)目決定采用FPGA作為設(shè)計(jì)平臺；本文首先建立了CDMA信號的擴(kuò)頻調(diào)制與解擴(kuò)解調(diào)系統(tǒng)模型，然后提出設(shè)計(jì)這樣一個多路CDMA信號通用解擴(kuò)解調(diào)平臺。該平臺將保證處理CDMA解擴(kuò)解調(diào)的通用性，既可以將此平臺用在CDMA信號蜂窩基站的建設(shè)上，也可以用在CDMA衛(wèi)星地面的基站建設(shè)上。
圖1 DS/CDMA解擴(kuò)解調(diào)系統(tǒng)原理框圖
1 DS/CDMA信號解擴(kuò)解調(diào)的系統(tǒng)模型
根據(jù)國際上DS/CDMA信號發(fā)展的現(xiàn)狀，我們希望設(shè)計(jì)一個可以對DS/CDMA信號進(jìn)行解擴(kuò)解調(diào)的通用平臺，該平臺的系統(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=，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：
平臺499元 S3C4 設(shè)備實(shí)現(xiàn)基于第三代移動通信系統(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，可作為直接序列擴(kuò)頻/碼分多址信號接收的通用處理平臺。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中頻輸入信號的輸入能量，經(jīng)器件AD6640采樣后送入FPGA信號處理模塊進(jìn)行數(shù)字下變頻到I/Q路基帶，再將I/Q路基帶信號送入并行檢測模塊進(jìn)行用戶檢測；并行檢測模塊采用大規(guī)模可編程邏輯器件ALTERA公司的EP2C70F672來實(shí)現(xiàn)，主要是通過并行匹配濾波器來完成搜索范圍之內(nèi)的PN碼，被檢測出來的PN碼再反饋送入FPGA信號處理模塊進(jìn)行解擴(kuò)解調(diào)處理。FPGA信號處理模塊采用ALTERA公司的EP2S60F672來實(shí)現(xiàn)，該部分由16個模塊組成，每一個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；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)檢測等功能，各種配置與檢測信息通過網(wǎng)絡(luò)接口用計(jì)算機(jī)控制輸入。無線SOC開發(fā)平臺499元 S3C44B0 ARM7開發(fā)板378元 S3C2410 ARM9開發(fā)板780元 AT91SAM7S64 ARM7
圖2 CDMA信號接收設(shè)備總體方案框圖
3 幾個關(guān)鍵模塊的實(shí)現(xiàn)過程
中頻處理與ADC單元主要由中頻自動增益控制、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（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輸入。
結(jié)束語：基于DS/CDMA信號解擴(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)一個通用的解擴(kuò)解調(diào)平臺，該平臺既可以用于CDMA信號蜂窩基站接收機(jī)的核心模塊，也可以用于衛(wèi)星CDMA信號的解擴(kuò)解調(diào)；該平臺已經(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)的用戶數(shù)達(dá)到了16個，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。