基于WCDMA速率適配算法的FPGA設(shè)計(jì)

1、    基于WCDMA速率適配算法的FPGA設(shè)計(jì)隨著因特網(wǎng)爆炸性的增長(zhǎng)以及各種無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)需求的增加，傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)已經(jīng)越來(lái)越無(wú)法適應(yīng)人們的需要。因此，以大容量、高數(shù)據(jù)率和承載多媒體業(yè)務(wù)為目的的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)(IMT-2000)應(yīng)運(yùn)而生。碼分多址(CDMA)由于其良好的抗噪性、保密性和簡(jiǎn)單性等優(yōu)點(diǎn)而成為第三代移動(dòng)通信的主流。主要方案包括歐洲標(biāo)準(zhǔn)WCDMA，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)CDMA-2000和中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA。和傳統(tǒng)的CDMA系統(tǒng)相比，第三代移動(dòng)通信的最大特點(diǎn)在于可支持具有不同QoS的變隨著因特網(wǎng)爆炸性的增長(zhǎng)以及各種無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)需求的增加，傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)已

2、經(jīng)越來(lái)越無(wú)法適應(yīng)人們的需要。因此，以大容量、高數(shù)據(jù)率和承載多媒體業(yè)務(wù)為目的的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)(IMT-2000)應(yīng)運(yùn)而生。碼分多址(CDMA)由于其良好的抗噪性、保密性和簡(jiǎn)單性等優(yōu)點(diǎn)而成為第三代移動(dòng)通信的主流。主要方案包括歐洲標(biāo)準(zhǔn)WCDMA，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)CDMA-2000和中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA。        和傳統(tǒng)的CDMA系統(tǒng)相比，第三代移動(dòng)通信的最大特點(diǎn)在于可支持具有不同QoS的變速率的多種業(yè)務(wù)，這便要求其具有將各種無(wú)線(xiàn)媒體業(yè)務(wù)復(fù)接在一起傳輸?shù)哪芰Α榱诉_(dá)到這一目標(biāo)，WCDMA采用了一種比較完善的業(yè)務(wù)復(fù)接方案，各種業(yè)務(wù)須經(jīng)過(guò)一

3、套復(fù)雜的編碼復(fù)接流程才能進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，占用盡可能少的碼道以恒定的功率發(fā)送。這樣就最大限度地減少了碼道間串?dāng)_，降低了對(duì)功放線(xiàn)性程度的要求。圖1所示的是WCDMA下行鏈路編 碼復(fù)接方案流程圖。而速率適配算法是業(yè)務(wù)復(fù)用方案的核心算法，如何設(shè)計(jì)有效的算法實(shí)現(xiàn)方案，是業(yè)務(wù)復(fù)用方案設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。  圖1 下行鏈路編碼復(fù)接方案        速率適配算法描述一條傳輸信道上不同的傳輸時(shí)間間隔中的比特?cái)?shù)有可能不一樣，但是上下行鏈路都對(duì)傳輸?shù)谋忍芈视幸欢ǖ囊螅合滦墟溌分腥绻忍財(cái)?shù)低于最小值的就會(huì)被中斷；上行鏈路中各傳輸時(shí)間間隔的比

4、特?cái)?shù)不同，但需要保證第二次交織后的總比特率等于所分配的專(zhuān)用物理信道的總比特率。因此需要重復(fù)或者鑿去傳輸信道上的一些比特。速率適配就是指在傳輸信道上的數(shù)據(jù)比特被鑿孔(Puncturing)或重復(fù)(Repeating)，以便使信道映射時(shí)達(dá)到傳輸格式所要求的比特速率?！拌徔住笔前凑找欢ǖ乃惴ㄨ徣ツ承┪恢玫谋忍兀弧爸貜?fù)”則按照一定的算法在某些位置插入重復(fù)比特。        速率匹配前的比特記為：xi1,xi2,xi3,k,xixi 其中 i 為 TrCH 號(hào)，速率匹配參數(shù)為Xi, eini, eplus, 和eminus。  &#

5、160;            eini：初始化誤差，算法中誤差e的初始值；        eminus：相減誤差，算法中誤差e的相減值；        eplus：相加誤差，算法中誤差e的相加值；        N：數(shù)據(jù)量，即速率適配前的數(shù)據(jù)量。        速率匹配的規(guī)則如

6、下：        if 要執(zhí)行“鑿孔”操作        e="eini" 初始化目前的與要求的鑿孔比例之間的偏差        m="1" 當(dāng)前比特索引序號(hào)        do while m <= N        e="e&qu

7、ot;-eminus 修改誤差      if e <= 0 then 檢查m是否是應(yīng)該鑿掉的比特序號(hào)        鑿掉該比特xi,m        e="e"+eplus 更改誤差        end if        m="m"+1 進(jìn)行下一個(gè)比特的判斷 

8、;       end do         else        e = eini 初始化目前的與要求的鑿孔比例之間的偏差        m = 1 當(dāng)前比特索引序號(hào)        do while m <= N        e = e

9、- eminus 修改誤差        do while e <= 0 檢查比特m 是否是應(yīng)被重復(fù)的比特序號(hào)        重復(fù)比特 xi,m      e = e + eplus 更改誤差        end do        m = m + 1 進(jìn)行下一個(gè)比特的判斷    

10、    end do        end if        該適配算法對(duì)于上行鏈路和下行鏈路都是適用的。3GPP協(xié)議中規(guī)定了“鑿孔”和“重復(fù)”算法的使用對(duì)象與范圍。Turbo編碼后的系統(tǒng)比特不允許鑿去，因此如果對(duì)Turbo編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行“鑿”操作，則首先應(yīng)將系統(tǒng)比特和校驗(yàn)比特區(qū)分開(kāi)，僅對(duì)其中的校驗(yàn)比特進(jìn)行“鑿”操作；然而Turbo編碼后的數(shù)據(jù)如果進(jìn)行“重復(fù)”以及卷積編碼后數(shù)據(jù)進(jìn)行“鑿”或“重復(fù)”都不區(qū)分系統(tǒng)比特與校驗(yàn)比特。上述情況的速率匹配見(jiàn)圖2及圖3。  圖2 下行鏈路Turbo編碼比特鑿孔時(shí)TrCH的速率適配  圖3 下行未編碼和卷積編碼