用FPGA实现直接序列扩频通信VIP专享VIP免费

第29卷第4期2008年12月内蒙古农业大学学报JournalofInnerMongoliaAgriculturalUniversityVol.29No.4Dec.2008用FPGA实现直接序列扩频通信3孙嘉鹏1,张杰2,程浩3,张昱4(1.内蒙古电子信息职业技术学院电子工程系,呼和浩特010011;2.内蒙古农业大学计算机与信息工程学院,呼和浩特010018;3.郑州大学电气工程学院,郑州450001;4.北京建筑工程学院,北京100044)摘要:扩频通信作为第3代移动通信的核心技术,系统需要完成快速复杂的信号处理,对电路的处理速度提出了更高的要求。本文以直接序列扩频通信为对象,用软件Protel99SE设计了以FPGA芯片EP1C3T144C8N为核心的系统硬件电路,并将VHDL程序下载到硬件电路的EP1C3T144C8N芯片中,得到了实际的较为满意的扩频信号波形,证明实现了扩频调制。实验结果表明本系统与传统的实现方式相比,系统的稳定性、可靠性和处理速度大大提高,减少了硬件延时,体现了FPGA的高速并行处理能力和全硬件实现的特点。关键词:扩频通信;FPGA;伪随机序列中图分类号:TP315文献标识码:A文章编号:1009-3575(2008)04-0239-05REALIZINGTHEDIRECTSEQUENCESPREADSPECTRUMCOMMUNICATIONWITHFPGA(1.CollegeofElectronicEngineering,InnerMongoliaCollegeofelectronicinformation,Huhhot010011,China;2.CollegeofComputer&InformationEngineering,InnerMongoliaAgriculturalUniversity,Huhhot010018,China;3.CollegeofElectricalEngineeringofZhengzhouUniversity,Zhengzhou450001,China;4.BeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitecture,Beijing100044,China)Abstract:SpreadSpectrumCommunicationasathird-generationmobilecommunicationstechnology,thesystemneedstobedonefastandcomplexsignalprocessing,thecircuithassetahigherprocessingspeed.Basedondirectsequencespreadspectrumcommuni2cations,targetingProtel99SEsoftwaredesignedtoEP1C3T144C8NchipFPGAatthecoreofthesystemhardwarecircuit,theproce2duresVHDLanddownloadedtothehardwarecircuitchipEP1C3T144C8N,havebeenmoresatisfiedwiththeactualspreadspectrumsignalWavethathasspread-spectrummodulation.Theresultsshowthatthesystemwiththetraditionalmethod,systemstability,reliabilityandgreatlyincreasedprocessingspeedandreducedhardwaredelay,reflectingtheFPGAhigh-speedparallelprocessinghardwaretoachievefullcapacityandfeatures.Keywords:Spreadspectrumcommunication;FPGA;pseudo-randomsequence扩频通信〔1,2〕,即扩展频谱通信技术(SpreadSpectrumCommunication),它与光纤通信、卫星通信一同被誉为进入信息时代的3大高技术通信传输方式。由于FPGA在性能、成本、灵活性和功耗等方面的优势,基于FPGA的信号处理器已广泛应用于各种信号处理领域。FPGA提供了极强的灵活性,可让设计者开发出满足多种标准的产品。FPGA所固有的灵活性和性能也可让设计者紧跟新标准的变化,并能提供可行的方法来满足不断变化的标准要求〔3〕。本文通过对扩频通信系统的仔细研究,对本系统进行了整体分析后,划分出了各个功能模块,然后在QuartusIIFPGA设计开发平台上完成软件设计,最后完成系统的硬件电路。1扩频通信相关原理扩展频谱通信系统是指待传输信息的频谱用某3收稿日期:2008-10-09作者简介:孙嘉鹏(1975-),女,讲师,主要从事电子与通信方面的研究.个特定的扩频函数扩展后成为宽频带信号,然后送入信道中传输,再利用相应手段将其压缩,从而获取传输信息的通信系统。即在传输同样信息时所需的射频带宽,远比我们熟悉的各种调制方式要求的带宽要宽的多。也就是扩频前的信息码元带宽远小于扩频后的扩频码序列(chip)的带宽。信息已不再是决定调制信号带宽的1个重要因素,其调制信号的带宽主要由扩频函数来决定。一般常用的扩频函数为伪随机编码信号〔1〕。扩展频谱技术的理论基础可用香农(C.E.Shan2non)信道容量公式C=Wlog2(1+S/N)来描述。该公式表明,在高斯信道中当传输系统的信号噪声功率比S/N下降时,可用增加系统传输带宽W的办法来保持信道容量C不变。对于任意给定的信号噪声功率比,可以用增大传输带宽来获得较低的信息差...