好的保密性

Ξ文章编号:100328329(2002)022*******

基于FP GA的扩频E1无线中继器

仵国锋　张效义　胡捍英

(解放军信息工程大学,郑州450002)

【摘要】扩频通信具有抗干扰性和保密性等优点,已成为物理层的主要通信手段。

本文提出了一种基于FP G A的扩频E1无线中继器,并对其基本原理和设计方案进

行了阐述。

关键词:FP G A;扩频;E1;无线中继器

中图分类号:TN911 文献标识码:B

一、引　言

扩频通信技术由于具有较强的抗干扰能力、良好的保密性、能实现多址通信等优点,在无线通信领域内得到了广泛的应用,已成为无线通信物理层的主要通信手段。无线中继对于城市以外的地区,尤其是地形复杂,地广人稀的地方是一种方便经济的中继方式。我们将扩频CDMA技术应用于无线中继,研制出一种基于FP G A的直接序列扩频无线中继器,该设备可同时传输多路E1数据,容量大,灵活可靠,性价比高。

二、扩频E1无线中继器的总体方案

扩频E1无线中继器的总体功能框图如图1所示。

图1　扩频E1无线中继器的总体功能框图

扩频E1无线中继器为全双工方式。发送端功能框图见图1(a),来自程控交换机或路由器等有线设备的E1数据流是线路传输码(HDB3码),经过E1接口模块进行码型转换,HDB3码解码为NRZ 码。对该信号进行基带扩频加扰,然后经过中频调制和上变频,馈至天线发送出去。接收端是发送端的逆过程,其功能框图见图1(b)。

该中继器的基带数据处理由FP G A完成,扩频方式为正交码扩频,正交G old码加扰,物理帧长取125us,扩频增益为8,扰码长为2048chips。采用同步信道连续导频方式,导频符号为全零,每帧2048chips。

E1接口采用PMC公司的PMC4314,在发送端可完成HDB3的编码、输出2.048M的时钟;接收端可完成HDB3码的译码、将E1的双极性链路信号转化为RZ信号、恢复2.048M的时钟和E1的链路数据以及其它链路监视和端口测试功能,从而实现对E1数据流发送和接收的全部线路接口功能。

三、基带处理模块

基带处理由FP G A实现,包括基带发送信号处理和基带接收信号处理两部分。

1.发送端实现方案

基带发送总体实现方案如图2所示。图中,4路E1接口模块提供发送数据,4路E1数据进行透明传输。基带发送处理用FP G A实现,包括复接与扩频加扰、等增益合路、脉冲成型及时序控制等电路

Ξ作者简介:仵国锋,解放军信息工程大学在读硕士研究生。

模块。FP G A 主时钟为32.768MHz ,由基带接收端提供,通过E1芯片从E1数据中提取的2M 时钟倍频产生。D/A 芯片选用AD 公司的14bits 高速DAC :AD9764AR

。

图2　发送端总体实现方案

(1)扩频加扰

该模块主要完成正交码扩频和扰码加扰。 4路数据段正交扩频码分别为00110011、01010101、00110011和01010101,导频采用的扩频

码为00000000。4路基带数据共用一个扰码,扰码为11级正交G old 码,长为2048Chips 。正交G old 码序列由G old 码序列前面加0构成。该模块具体实现方案如图3所示

。

图3　扩频加扰实现框图

图中,data1～data4为4路发送数据,来自E1接口模块。Ctrl -Bus 为控制总线,包括各种时钟信号和控制信号等,来自时序控制模块,用于控制正交扩频码和扰码产生。DS -Out1～DS -Out4为扩频

信号输出;SC -Out 为扰码输出,用于测试。上述信号均与码片时钟同步。 (2)合路模块

四路发送数据,经扩频加扰后送合路,合路对扩频输出信号进行线性合并,分为同相和正交两个支路,每个支路对两路扩频信号加权后与导频同步信号合并。

(3)成型和D/A 模块

FP G A 输出的数字基带信号是以矩形脉冲为基

础的,一般低频分量比较大,占用频带也比较宽,为了更适合于信道传输等要求,需要经过波形成型以

压缩频带,减小码间干扰。成型滤波器完成对合路后的I/Q 基带信号的成型,以减小码片间干扰并将基带信号的频谱进行压缩以满足频谱要求。合路信号经过成型滤波和D/A 模块转化为模拟信号送模拟前端。 2.接收端实现方案

基带接收总体方案如图4所示

。

图4　接收端总体实现方案

基带接收处理用FP G A 实现,包括基带A GC 处理、捕获跟踪、相干解调、4路E1数据接口及时序控制等电路模块。FP G A 工作主时钟为32.768M ,

通过锁相环跟踪接收信号获得。 (1)基带A GC 处理

A GC 的目的是使输入信号保持适当的电平,以

避免过载并尽量减小量化误差。基带A GC 处理模块对A/D 采样信号进行分段平均、误差估计、低通积分,并经D/A 和滤波,控制接收中频放大器增益,使A/D 输入端基带信号保持相对稳定的电平。

(2)捕捉跟踪

扩频系统中接收机要从接收信号中恢复所传输的信息数据,首先要做的就是解除发送时对数据的扩频调制(即解扩)。解扩的实现依靠在本地产生一个与发送端一样的扩频序列,并要求本地序列与接收到的扩频序列同步。

扩频序列同步的第1步是捕捉相位,即使本地扩频序列与接收的扩频序列相位对齐;第2步是实现相位跟踪。序列的捕捉完成后,尽管两相位达到一致,但是由于接收机中噪声的影响、信道时延的变化、扩频序列时钟频率的漂移等等,将会使本地扩频序列的相位状态出现波动甚至又重新出现偏差.因此,必须利用码跟踪电路来实现高精度的、稳定的扩频码同步。

1)捕捉电路　为简化设计,采用顺序搜索法来实现捕捉。原理框图如下图所示。