基于CPLD寬帶移動通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)幀的實現(xiàn)

摘　要：寬帶移動通信系統(tǒng)的關鍵技術之一是自適應調(diào)制，與窄帶移動通信系統(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，針對采用時分雙工(TDD)工作方式的時分復分系統(tǒng)(TDMA)，利用CPLD(復雜可編程邏輯器件)技術完成數(shù)據(jù)幀的組幀工作。

1引言

隨著Internet技術及移動通信技術的發(fā)展，人們對寬帶移動通信系統(tǒng)的需求越來越大，而寬帶移動通信系統(tǒng)的關鍵技術之一是自適應調(diào)制技術[1，2]，即通過研究無線信道的衰落程 度、信道流量等參數(shù)動態(tài)地改變調(diào)制方式，在任何時刻都使信道容量達到最大，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，自適應調(diào)制是通過瞬時載噪比及瞬時時延量進行估計，從而動態(tài)地控制系統(tǒng)傳輸?shù)恼{(diào)制方式，據(jù)此特殊要求，可設計系統(tǒng)數(shù)據(jù)幀格式如圖1所示[3]。

圖1中：一幀包括4個上行突發(fā)塊和4個下行突發(fā)塊，共8.32 ms(一個上行或下行突發(fā)塊為1.04 ms)。每個突發(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個字節(jié)，為上行或 下行突發(fā)模塊的同步碼; P各為8個字節(jié)，為導頻，用作信號的衰落補償; G為8個字節(jié)，為保護時隙 ;W為8個字節(jié)，為符號率及調(diào)制電平選擇字;CE為32個字節(jié)，為信道估計字。對以上數(shù)據(jù)幀格式，我們將用CPLD技術來實現(xiàn)。

2數(shù)據(jù)幀的實現(xiàn)

2.1R，P，G，W碼

幀同步是為了保證收、發(fā)各對應話路在時間上保持一致，這樣接收端就能正確接收發(fā)送端送來的每一個話路信號，他必須在位同步的前提下實現(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)端送來的各路信號。

同步碼的選擇除了與其插入方式有關外，還跟幀同步碼組長度、幀長度、幀碼組的結(jié)構(gòu)有關，這三個因素互相關聯(lián)，合理選擇這三個因數(shù)可以獲得在技術和經(jīng)濟兩方面都較合理的幀結(jié)構(gòu)。如果增加幀同步碼可能會提高通信的傳輸效率，但是會增加同步碼的出錯率，同時可能出現(xiàn)假同步碼，以至于會干擾同步系統(tǒng)，所以同步碼的選擇也是比較重要的。

導頻碼P作為信道估計的作用，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頻符號，經(jīng)信道后，接收端提取這些位置的信道畸變影響。導頻符號輔助下的信道估計利用這些位置的信道畸變影響做內(nèi)插濾波，從而估計出一幀中每個信號畸變影響。

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)，比較適合用來表達和處理數(shù)字信號。Walsh早在1923年提出這個函數(shù)的完整理論。在此后的40多年中，Walsh函數(shù)在電子技術中沒有得到很大的發(fā)展和應用。近年來由于數(shù)字集成電路的迅速發(fā)展，由于Walsh函數(shù)具有理想的互相關特性，所以Walsh函數(shù)得到應用。在Wa lsh函數(shù)中，兩兩之間的互相關函數(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)可以用哈達碼(Hadamard)矩陣H表示，利用遞推關系很容易構(gòu)成Walsh函數(shù)序列。哈達矩陣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)的對應相乘之和等于0，他們的相關函數(shù)為0。

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

2.2CE碼的實現(xiàn)

采用4階的M序列作為CE碼，用MAX+Plus II的原理圖設計方法來實現(xiàn)。經(jīng)過編譯后得到的符號文件如圖2所示。

圖2中的INCLOCK是控制移位的時鐘頻率。CLR用于清零，當CLR=1時表示不清零，否則表示清零。ENABLE是使能端，當ENALBE=1時表示正常工作，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)過仿真以后的CE4scf時序圖。