[发明专利]基于FPGA平台运用TDM实现WCDMA同步系统

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信领域中的数字信号处理技术，尤其涉及一种基于FPGA(现场可编程门阵列)平台运用TDM(时分复用)实现WCDMA(宽带码分多址技术)同步系统。

背景技术

随着WCDMA终端越来越普及，WCDMA通信系统设备的小型化及其低成本化成为趋势，由于FPGA芯片的制造工艺不断提升，在功耗面积及其成本方面比传统的DSP(数字信号处理器)有着很大的优势，从而在现代高速数字信号处理领域FPGA有着很好的应用前景。由于在进行WCDMA无线信号同步过程中进行搜索运算需要偏移多次的滑动窗，每滑动一次计算一次滑动窗内解扰、接扩后的导频能量值，然后从多次滑动得到的导频能量值中取其中最大的值所对应的滑动偏移位置为最后同步点所在位置；如果采用传统的FPGA实现方法则偏移多少次滑动窗的位置则需要复制多少个FPGA中的硬件资源去进行对应的计算，由于实际中偏移值可能会取32或者64，则需要32或者64个重复的FPGA中的硬件资源去进行导频能量运算，因而传统实现方法对FPGA的资源消耗量特别大，进而使FPGA的成本面积及其功耗都有很大的开销，严重影响了FPGA进行数字信号处理的效率。

可见用传统的FPGA方法去实现WCDMA同步系统局限性很大，在对FPGA的资源消耗上面有很大的劣势，使FPGA不利于进行同步搜索或者在运算中存在类似的同步搜索的应用场景，严重影响了FPGA的应用范围，需要改进。

发明内容

本发的明目的就在于克服现有的在FPGA平台上实现WCDMA同步搜索过程中对FPGA的硬件资源消耗特别大的问题，提供了一种基于FPGA平台运用TDM实现WCDMA同步系统。

实现本发明目的技术方案是：

根据3GPP标准WCDMA的码片速率是3.84Msps，假设实际需求上行导频信道同步点精确搜索的滑动偏移值为32，设定选定的FPGA平台为普通的CYCLONE3类型芯片，速度等级为C8，本发明中采用的TDM设计方法首先将FPGA的CYCLONE3芯片的时钟频率升到32×3.84MHz＝122.88MHz，然后根据时钟频率为码片速率的32倍来运用TDM的方式利用FPGA多余的时钟资源达到用时间换空间的设计方法，从而使32次滑动偏移所需要32个FPGA导频能量计算所需要硬件资源合并到只需要1个FPGA导频能量计算所需要硬件资源，进而大大提升了FPGA的资源利用率。

具体地说，本系统包括现有的WCDMA目标终端、WCDMA无线基站；

设置有TDM数据符号生成器、导频能量计算器、同步点位置比较器和下行小区搜索器；

WCDMA目标终端、TDM数据符号生成器、导频能量计算器和同步点位置比较器依次连接；

WCDMA无线基站、下行小区搜索器和导频能量计算器依次连接；

所述的导频能量计算器包括依次交互的解扰模块、解扩模块、导频归一化模块、时隙内导频相加模块、求模平方运算模块和15个时隙模平方相加模块。

工作流程是：

①下行小区搜索器(50)进行WCDMA小区的搜索和同步(201)，

获得设备周边的小区信息以及同步点位置信息，其中获得的同步点位置信息可以推断出上行同步点位置的大致位置；

②判断下行小区搜索器(50)是否和WCDMA小区同步(202)，

是则进入步骤③，否则跳转到步骤①；

③接收上行基带数据到TDM数据符号生成器(10)进行TDM数据生成并找到同步搜索偏移起始点位置(203)，

其中上行导频信道同步点位置可以根据下行小区搜索器(50)计算出的同步点位置和3GPP的推算公式得到，不过在实际通信系统中推算得到的同步点位置是不准确的，需要后续的同步操作；

④运用TDM时分复用方式在导频能量计算器中进行导频能量计算(204)，

其中导频能量计算方式是用信道编号方式在时间上对每个偏移值的导频能 量进行区分，从而实现了用单个硬件单元实现多次重复的操作；

⑤同步点位置比较器将得到的导频能量进行比较得到最终的偏移点位置(205)，从而最终得到精确的同步点位置。

本发明具有下列优点和积极效果：

①FPGA资源利用率高：通过TDM设计方法进行WCDMA上行同步点的搜索运算可以将FPGA的资源利用率提升32倍以上，如果FPGA芯片更好则资源利用率可以提升的更多；