基于FPGA的码分多址基带通信系统

基于FPGA的数字基带通信方案蓝伟斌;邓鹰飞【摘要】该文设计方案采用FPGA(Field programmable gate array,即现场可编程门陈列)来实现数字通信中的时分复用和解复用功能,以三路固定时分复用器的设计为例,介绍了一个基于美国ALTERA公司的EPF10K10LC84 FPGA芯片开发的数字基带通信方案.该方案设计通过时分复用实现多路数据的传输,并采用EDA技术及自项而下的设计思路.将时分复用主要硬件功能通过编程方式制作在两片FPGA芯片上,以MAX+plus Ⅱ软件为平台,以VHDL语言为工具,并且通过PCM编码电路、译码电路、显示电路等模块进行验证.该方案具有结构简单、成本低、性能稳定、抗干扰能力强的特点.【期刊名称】《梧州学院学报》【年(卷),期】2007(017)006【总页数】7页(P42-48)【关键词】现场可编程门阵列;硬件描述语言;时分复用;基带通信;脉冲编码调制【作者】蓝伟斌;邓鹰飞【作者单位】梧州学院,计算机与电子信息工程系,广西,梧州,543002;梧州学院,计算机与电子信息工程系,广西,梧州,543002【正文语种】中文【中图分类】TN91随着经济的发展，要求传输的信息容量不断地增加，传统的频分复用技术已经不能满足信息量增长的需求，取而代之的是时分复用技术。

时分复用是将不同的信息按照不同的时隙进行传输。

在大部分的数字通信设备中都采用时分复用技术来增加系统的传输容量，而时分复用的电路比频分复用的电路要复杂得多。

随着超大规模集成电路的诞生，各种数字通信的专用芯片也相继问世，电路的集成化程度越来越高，设备的体积也越来越小，当然，这些数字通信的专用芯片在价格上非常昂贵，这给通信设备的成本带来了很大的压力。

近几年，FPGA (Field Programmable Gate Array)的推出，给数字通信电路的设计带来了更多的方便，摆脱了数字通信专用芯片功能单一、价格昂贵的缺点。

通信工程师：卫星通信考点（题库版）1、单选传输卫星电话时通常是采用在链路中加（）来克服回波的干扰。

A.DCMEB.回波抑制器C.扰码器D.均衡器正确答案：B2、名词解释频分多址联接正确答案：各地球站使用不同频率的（江南博哥）载波实现多址联接的通信方式。

3、单选星温控制分消极温度控制和积极温度控制，下面消极的温控方法是（）A.卫星表现采用涂层B.利用双金属簧电应力的变化来开关隔离册C.利用垫敏元件来开关加垫或制冷器.正确答案：A4、单选国际卫星组织要求的14/11GHz频段标准地球站工作仰角不小于（）°。

A.3B.5C.8D.10正确答案：D5、问答题宽带VSAT系统端站具有何种工作方式？正确答案：宽带VSAT系统端站具有S-TDMA和SCPC方式两种工作方式，平时工作于S-TDMA方式，需要传输电视会议、IP电话、大文件传输等需要较宽的带宽或实时性要求较高的业务时，系统自动将相关端站的工作方式转换为SCPC。

6、多选宽带VSAT车载站视频会议系统中，常用故障诊断方法为（）？A.声音测试B.色条测试C.网络测试D.回环测试正确答案：A, B, C, D7、单选卫星通信TDMA方式中，系统同步信号发自（）A.各地球站B.地球基准站C.卫星转发器正确答案：B8、单选CDMA卫星中继应急入网系统应用中，卫星频段资源一般由（）进行统一调度和管理。

A.卫星公司B.系统主控站端C.系统基站端D.随机正确答案：B9、单选全国公用应急宽带VSAT网在有应急业务传输时，采用（）多址方式。

A.STDMA/TDMB.TDM/SCPCC.TDM/STDMAD.FDM/STDMA正确答案：B10、单选进行调制特性测试时，一般用QPSK、FEC=3/4、S/R=8.448MB/s的调制载波，所以频谱仪设置中，RBW=30kHz，SPAN=（）。

A.5MB.10MC.20MD.50M正确答案：B11、单选宽带VSAT系统应急业务传输时采用（）方式。

摘要随着现代通信技术的发展，特别是移动通信技术的高速发展，CDMA技术越来越被人们所关注。

而基于FPGA的CDMA数字基带系统正是一种新兴的具有很大可行性的技术。

本文给出了CDMA数字基带收发系统的设计方案，并以Xilinx ISE 8.1为硬件开发平台,利用FPGA实现了4路信息信号的扩频、编码调制和解扩、解调、验证了初始方案的可行性。

运用VHDL语言,实现对CDMA通讯系统的上行链路数字部分进行设计，对有关模块的编译，编译通过后的结果，以及使用Xilinx系列芯片通过仿真得到波形，证明了整个系统原理和设计提出的正确性。

关键词：CDMA；数字基带；FPGA；Xilinx目录1.课程设计目的 (1)2.软、硬件环境介绍 (1)4.CDMA基带传输系统简介 (2)5.CDMA基带系统设计 (2)5.1 系统设计平台 (2)5.2 CDMA系统设计原理 (2)6.系统总体设计 (3)6.1 CDMA的整体设计框图 (3)6.2 利用VHDL语言编程实现的分频电路模块 (4)7.本系统完成的功能 (4)7.1 Walsh码发生器 (4)7.1.1 生成Walsh码调制（地址编码）的模块图 (5)7.2 PN码、信息码发生器 (5)7.2.1 生成PN扩频的模块图 (5)7.3 调制与解调 (6)8. 程序代码 (7)8.1 分频器模块 (7)8.2 PSK模块 (7)8.3串并转换模块 (8)9.仿真调试与结果 (9)10.设计心得体会 (11)11.参考文献 (12)1.课程设计目的《应用电子技术综合实训》是电子信息工程专业技术教育的重要实践教学环节，对学生掌握基本理论、运用基本知识、训练基本技能和达到技术教育培养目标的要求有着十分重要的意义和作用。

通过对具体应用电子电路的设计和开发过程的练习，加深学生对基础理论的理解，掌握设计电路、开发电路和实现电路的能力，能熟练应用开发软件。

培养学生独立思考、解决实际工程问题的能力，为专业理论知识的学习和专业技能训练打好坚实的基础。

引言随着Internet的迅猛发展和各种无线业务需求的增加，目前以承载单一话音业务为主的无线通信网已经越来越不适应人们的需要，所以，以大容量、高数据率和承载多媒体业务为目的的第三代移动通信系统(IMT-2000)成为无线通信的发展方向。

码分多址(CDMA)技术凭借其良好的抗噪性、保密性和低功率等优点成为第三代移动通信中最主要的多址接入技术。

和传统的CDMA系统相比，第三代移动通信的最大特点在于能支持多种速率的业务，从话音到分组数据到多媒体业务，并能根据具体的业务需要，提供必要的带宽。

3GPP协议规定WCDMA系统支持的业务类型包括：5.15Kbps~12.2Kbps话音数据、64Kbps电路数据、144Kbps分组数据和384Kbps分组数据。

然而，对不同速率业务的基带处理，所需的存储量、运算量以及处理延时差异很大。

因此，采用何种硬件结构能有效地处理各种业务是本文所要探讨的问题。

本文首先介绍WCDMA系统的无线信道的基带发送方案，说明其对多媒体业务的支持以及实现的复杂性。

然后，从硬件实现角度，进行了DSP和FPGA的性能比较，提出DSP+FPGA基带发送的实现方案，并以基站分系统(BTS)的发送单元为例，具体给出了该实现方案在下行无线信道基带发送单元中的应用。

WCDMA基带发送方案WCDMA系统的发送单元实现无线信道的基带数据处理(CRC校验、纠错编码、速率适配、交织、复用、成帧)、扩频加扰、合路与功率控制、成型滤波、D/A转换、最后提供给模拟前端。

下面以下行链路为例，分别给出基带数据处理方案和扩频加扰调制方案。

图 1 下行传输信道复用结构在基带处理流程中(如图1所示)，每个传输信道(TrCH)对应一个业务，由于各种业务对时延的要求不同，所以其发送时间间隔(TTI)是不同的(TTI∈{10ms，20ms，40ms，80ms})。

具体步骤如下：首先将各传输信道的一个发送时间间隔(TTI)内的输入数据划分成各传输块，并在每块末尾加上CRC校验比特位，以便收端进行差错检测。

光通信系统中的码分多址技术研究一、光通信系统简介随着互联网的快速发展，人们对于数据传输速度的要求越来越高，于是在数据传输领域中，光通信系统逐渐成为人们所关注的领域之一。

光通信是一种基于光纤传输信号的技术，同其他通信系统相比，光通信具有传输速率高、传输距离远、抗干扰能力强的优点。

因此，目前光通信系统已经广泛应用于高速互联网、数据中心、广播电视等众多领域。

二、光通信系统中的码分多址技术码分多址（Code Division Multiple Access, CDMA）技术是一种数字信号处理技术，广泛应用于无线通信领域。

在光通信领域，CDMA技术也被广泛应用，并且已经成为光通信中的重要技术之一。

光通信系统中的CDMA技术主要包括以下方面：1. CDMA基本原理CDMA技术的基本原理是将不同的信号通过不同的伪码进行编码，然后通过一个复杂的算法将这些编码后的信号调制到同一个频率上，再通过解码技术将其解码。

这样，多个信号就可以在同一频带内同时传输而不相互干扰。

在光通信中，CDMA技术可以使得多个用户共用同一频谱资源，从而提高频谱的利用效率。

2. 光CDMA系统光CDMA系统是基于PCS（Photonic Chip Scale）集成电路的一种新型光通信系统。

光CDMA系统采用码分多址技术实现多个用户之间的分时、分频、分码传输。

在光CDMA系统中，每个光信号都有唯一的编码，编码的长度和光信号的传输距离呈反比例关系，即编码长度越长，传输距离越短。

因此，在光CDMA系统中，不同用户之间可以采用不同的编码长度，从而实现不同的传输距离和传输速率。

3. 光CDMA系统的应用光CDMA技术可以应用于光通信系统中的多种场景，例如光纤通信、无线光通信等。

在光纤通信中，光CDMA技术可以实现多用户之间的共享光纤资源，从而提高光纤的利用效率。

在无线光通信中，光CDMA技术可以提高多个用户之间的数据传输速率和传输距离，从而适用于大面积的高速数据传输场景。

基于FPGA的CDMA数字基带收发系统——调制部分内容提要：CDMA( Code Division Multiple Access ）即码分多址接入技术，具有很强的抗干扰能力（信号隐蔽，抑制窄带干扰等）和保密性，地址改变也比较灵活。

我们在了解现代通信技术的发展、CDMA基本原理以及CDMA系统的工作过程的基础上，运用MAX+plusⅡ软件，通过编程在FPGA中实现了CDMA数字基带收发系统中的4路信息信号的扩频、编码调制。

系统首先将模数（A/D）转换器转换的4路数字信号通过Walsh码调制、PN码扩频、基带求和以及并串转换后得到基带信号，接收端通过相反的过程，解调出原数据信号，再通过数模（D/A）转换器，还原出原模拟信号。

本文给出了CDMA数字基带收发系统的软硬件设计方案。

并以Altera MAX+plusⅡ为硬件开发平台,利用FPGA实现了4路信息信号的扩频、编码调制。

关键词：FPGA Walsh码调制 PN码扩频基带求和并串转换Digital Base-band System of CDMA Based on FPGA—Modulation PartAbstract：CDMA (Code Division Multiple Access) has very strong ability of anti-jamming(signal covert, suppresses selective interference and so on) and keeping secrecy. It’s address changing is quite easy. Based on understanding the development of modern communication, the basic principle of CDMA and the work process of system, we utilize the MAX+plusⅡsoftware, realize 4 groups information signal’s widening frequency, the coding modulation and the demodulation by programming. In the CDMA numeral base band receiving and dispatching system, the dispatching system transforms 4 digital signals which have been switched by analog-digital (A/D) switch-box through the Walsh code modulation, the PN code spectrum-spread, the base band summation and the serial transformation at first, then the receiving part adopts the opposite process, demodulates 4 digital signals, gains the prime digital signals. The prime digital signals passes the digital-analog (D/A) switch-box, returns to the original simulated signals in the end.This article has produced the design proposal of the CDMA numeral base band receiving and dispatching system. And take Altera MAX+plusⅡas the platform of the hardware development. The system realizes the widening frequency, the coding modulation and the demodulation of 4 groups information signal by FPGA.Key words: FPGA the Walsh code modulation PN code spectrum-spread the base band summation the serial transformation.目录一、概述 (1)二、CDMA基本原理 (1)（一）引理 (1)（二）码分多址基本概念 (2)（三）沃尔什码 (3)（四）PN码 (4)三、CDMA数字基带收发系统调制部分主要模块及仿真 (5)（一）码发生器 (6)（二）WALSH码调制与扩频 (9)（三）CDMA基带收发系统内部结构 (9)四、硬件部分 (9)五、电路中延迟带来的问题和解决方案 (10)六、调试 (10)七、结束语 (11)八、感谢辞 (11)附录A (11)附录B (14)附录C (26)参考文献： (27)基于FPGA的CDMA数字基带收发系统——调制部分一、概述CDMA是码分多址的英文缩写(Code Division Multiple Access),它是在扩频通信技术上发展起来的一种新的无线电技术,其原理是将需传送的具有一定信号带宽的信息数据,用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制,使原数据信号的带宽被扩展,再经载波调制并发送出去。

文章编号　100426410(2003)022*******基于FPGA 时分复用数字基带通信系统的设计劳有兰,陈　锦(广西工学院电子信息与控制工程系,广西柳州　545006)摘　要:介绍了一个基于美国AL T ERA 公司FPGA 芯片EPF 10K 10L C 84开发的时分复用数字基带通信系统。

该系统设计采用EDA 技术及自顶而下的设计思路,将时分复用主要硬件功能通过编程方式制作在两片FPGA 芯片上。

该系统结构简单,成本低,性能稳定,抗干扰能力强关　键　词:EDA ;V HDL ;时分复用;通信系统中图分类号:T P 277 文献标识:A收稿日期:2031203221作者简介:劳有兰(19662),女,广西灵山县人,广西工学院实验师。

1　引　言 时分复用(TDM A )数字基带通信系统广泛应用于各种数字通信场合,以实现信道的复用,有效地传送数字信息。

对于TDM A 系统的设计,工程上已有许多现成的电路及芯片可采用,其设计关键包括位同步信号,帧同步信号的产生、码型变换及反变换、防抖动等等[1]。

在电子设计技术领域,大规模可编程逻辑器件CPLD FPGA 的广泛应用,为数字系统的设计带来极大的灵活性。

由于该器件可以通过软件编程而对其硬件的结构和工作方式进行重构,使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。

正是基于这样优越的EDA 技术背景,本文采用V HDL 语言,成功地对时分复用数字基带通信系统的主要关键硬件电路信号变换、位同步和帧同步信号、信号终端进行了逻辑描述,并通过EDA 软件M A XPLU S 及开发工具G W 48成功地将系统的硬件编程代码下载到用于发送和接收的两片FPGA 芯片上。

由于高度集成化,使得本系统整体性及可靠性大大提高,系统抗干扰能力也大大增强。

2　系统功能、结构及工作原理 本系统由发送端、传送信道及接收端构成。

系统框图见图1。

图1　系统组成原理框图S -OU T —时分复用信号,BS -OU T —位同步信号,FS -OU T —帧同步信号第14卷　第2期 广西工学院学报 V o l 114　N o 122003年6月　JOU RNAL O F GUAN GX IUN I V ER S IT Y O F T ECHNOLO GY June 12003 发送系统由码型生成器、频率发生器、输入数据显示等部分构成。

专利名称：一种码分多址通信系统基带数字合路器专利类型：实用新型专利
发明人：干永刚,罗思毅,宗丽敏,张炬,王忠诚,袁苍田申请号：CN00200398.8
申请日：20000112
公开号：CN2411642Y
公开日：
20001220
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型提供一种码分多址(CDMA)通信系统基带数字合路器,由加法器、D/A变换器和运算放大器组成,接在该系统基带信号端与中频调制器之间,能有效地取代传统的中频模拟合路器,能使上述系统降低成本,简化电路,调试简便。

申请人：天津华诺通信有限公司,成都市西南电子电信技术研究所
地址：300070 天津市和平区吴家窑二号路50号
国籍：CN
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