CDMA2000前向基本业务信道的FPGA实现

摘要

CDMA2000(Code Division Multiple Access2000)系统是美国提出的第三代移动通信系统，其采用码分多址技术，具有频谱利用率高、低功率、通信容量大等特点，并可以大量减少投资和降低运营成本，因而得到广泛的应用。在CDMA2000系统的物理信道中，前向链路业务信道的结构组成较为全面，具有代表性，所以，研究实现一个基于FPGA的前向业务信道通信系统有助于全面掌握CDMA通信技术和FPGA开发技能。
　　本文以CDMA通信技术为基础理论，在详细研究了CDMA2000前向链路业务信道的结构和特点，基带处理的算法、架构与实现的基础上，设计给出了以CDMA2000前向对业务信道结构和参数为依据的CDMA通信系统方案。并依据设计方案完成了CDMA2000前向基本业务信道发送与接收系统在寄存器传输级(Register-Transfer Layer，RTL)的设计与FPGA实现。发送系统中主要包括信源、CRC(Cyclic Redundancy Check)、卷积编码、交织、扩频、长码掩蔽、Walsh码和伪码发生器、加扰和QPSK调制等模块。接收系统包括发送系统各模块的逆向实现模块。其中重点研究设计了QPSK的调制解调方法，卷积编码的最大似然维特比(Viterbi)译码算法，各模块间的传输控制等。在设计完成后采用Modelsim6.5a专业仿真工具进行了各模块仿真与系统综合仿真，在仿真成功的基础之上，采用Spartan3E硬件开发平台对设计系统进行了下载测试，并对仿真和测试结果进行了分析。
　　仿真与测试结果表明:设计的CDMA2000前向业务信道通信系统能够正确实现CRC校验和解码、信道编码和Viterbi译码、扩频和解扩、QPSK调制和解调、低通滤波和码元判决等各个模块功能。系统综合仿真结果正确，硬件下载测试结果正确。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 CDMA的发展与应用

1．2 FPGA技术的发展与应用

1．3 本文研究的主要内容

第2章 CDMA2000通信系统的相关基础理论

2．1 CDMA2000物理信道

2．1．1 前向链路物理信道

2．1．2 反向链路物理信道

2．2 信道编译码技术

2．2．1 CRC

2．2．2 卷积码

2．2．3 Viterbi译码

2．2．4 交织技术

2．3 扩频与调制技术

2．3．1 扩频技术

2．3．2 调制技术

第3章 系统的设计与实现

3．1 总体方案设计

3．1．1 系统构成设计

3．1．2 系统参数设计

3．1．3 开发环境的选择

3．2 时钟与信源模块设计

3．2．1 时钟模块

3．2．2 信源模块

3．3 信道编码单元设计

3．3．1 CRC模块

3．3．2 卷积编译码模块

3．3．3 交织与解交织模块

3．4 数据掩蔽与扩频单元设计

3．4．1 数据掩蔽与解掩蔽模块

3．4．2 扩频与解扩模块

3．5 载波调制与解调单元设计

3．5．1 载波发生器模块

3．5．2 QPSK调制模块

3．5．3 QPSK解调模块

3．6 系统综合设计

3．6．1 发送端模块逻辑综合

3．6．2 接收端模块逻辑综合

第4章 系统仿真与结果分析

4．1 时钟与信源模块的仿真与结果分析

4．1．1 时钟模块仿真

4．1．2 信源模块模块仿真

4．2 信道编码的仿真与结果分析

4．2．1 CRC编译码模块仿真

4．2．2 卷积与Viterbi模块仿真

4．2．3 交织与解交织模块仿真

4．3 数据掩蔽与扩频单元的仿真与结果分析

4．3．1 数据掩蔽与解掩蔽模块仿真

4．3．2 扩频与解扩模块仿真

4．4 调制与解调的仿真与结果分析

4．4．1 QPSK调制模块仿真

4．4．2 QPSK解调模块仿真

4．5 系统整体设计的仿真与结果分析

4．5．1 发送系统的仿真

4．5．2 接收系统的仿真

4．6 系统的硬件测试与结果分析

4．6．1 硬件测试平台

4．6．2 系统的硬件测试

结论

参考文献

附录

致谢

研究生履历