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基于TD-SCDMA的MANET移动终端系统设计

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

 摘要:结合国家“863”研究项目,研究了基于TD-SCDMA移动通信系统的移动自组网软硬件系统,分析了系统设计上的一些问题,同了相应的处理策略。

    关键词:时分多工同步码分多址系统 移动自组网 网络接入

未来移动通信的发展将是通信的个性化,即任意两个通信节点要吧直接交互信息而无需其它节点的参与;同时,当存在其它节点时,又可以通过第三个节点与其它节点通信。本文研究了基于TD-SCDMA移动通信系统的自组网系统组成原理,主要讨论了系统的硬件平台主协议软件,分析了构建移动自组网所需工作及面临 的一,以及解决这些问题的策略和方法。

1 硬件系统设计

TD-SCDMA移动通信协议是符合IMT-2000和3GPP规范的世界三大移动通信国际标准之一。基于TD-SCDMA移动通信组网的通信节点在有中心控制器(Node B)存在的情况下,信息交互都通过中心控制器转发(Node B)存在的情况下,(范文先生网www.fwsir.com收集整理)信息交互都通过中心控制器转发(纯TD-SCDMA电信网模型)。当吣控制器不可获得时,这些通信节点又能自适应地切换到peer-to-peer通信的工作方式(纯计算机网模型)。在整个切换过程中,网络的通信协议基本保持不变或作少量的自适应修改即可。根据这一设计思想,基于TDSCDMA移动通信系统的自组网系统组成如图1所示。

1.1 射频及A/D、D/A变换单元

射频单元用来接收、发送频率约为2GHz的已调制高速模拟信号并把高频模拟信号变换成带宽为1.6MHz的模拟基带信号(发送时相反;下同)。模拟基带信号经过适当的滤波处理送到A/D单元做4倍频采样变换成数字信号。采样数据为Chip结构余弦分量In和正弦分量Qn。

需要说明:当自组网移动终端(UE)同时与电信网(Node B)和自组网其它UE通信时(这时,UE可当作自组网的一个网关),UE需要两套RF和A/D、D/A单元。

1.2 FPGA协处理模块

FPGA要完成采样后数字信号的滤波处理、系统帧号产生、物理层用户检测的矩阵乘法、Vitebi译码、GPS数据处理以及为DSP提供时钟等。笔者选择了Xilinx公司的XCV1000E做FPGA芯片,用Foundation 4.1i软件平台设计FPGA内部逻辑。底层使用Verilog硬件描述语言设计其逻辑处理单元以使逻辑设计可移植,顶层使用原理图连接各逻辑单元和外部引脚。

1.3 DSP处理模块

该模块用来完成物理层的所有操作,如小区初搜、临近UE搜索、用户数据检测、信道编解码、突发成帧和物理层的命令解析等。用户DSP处理物理层的算法具有很大的优越性。物理层的部分算法(如矩阵乘法和Vitebi译码等)由FPGA协议完成,称之为DSP的协处理器。实际上,这些算法都可以用DSP实现,但硬件乘法具有较高的效率。笔者使用TI公司的TMS320C6416完成这些实时算法。

DSP程序和FPGA逻辑数据存储在Flash中。在系统板上电或复位后由ARM9处理器加载FPGA逻辑,之后DSP自行引导。

1.4 GPS同步及位置信息处理模块基于TD-SCDMA的MANET移动终端系统设计

当基于TD-SCDMA的移动自组网终端工作无中心控制器的对等网络中时,相互之间的定时和步就成为一个极迫切又重要的问题。在TD-SCDMA移动通信系统,定时和同步通过Node B实现,而它在自组网中并不存在。另外,TD-SCDMA系统使用了较短的扩频码(长度为1、2、4、8、16的Walsh码;最大为16比特),码片间的同步很难通过软同步的方法实现,帧同步也就无从谈起。因此需要借助GPS提供绝对的时钟参考和同步基准。另外一般的GPS还提供了位置信息,这对UE计算发送时间提前量等有很大的帮助。

GPS能提供精度为100ns的秒脉冲(PPS),用来实现帧同步调整。虽然帧同步调整频率远低于TD-SCDMA系统的200次/秒,但由于采用了稳定度较高的晶振(0.1ppm),所以PPS能够满足帧同步的要求。为提高帧同步的精度和软件处理的灵活性,PPS在FPGA内部实现,位置信息由MCU处理(以产生系统帧号)。接口电路如图2所示。

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