基于FPGA的CDMA匹配滤波器设计与VHDL实现

本文档主要介绍了在FPGA（Field-Programmable Gate Array）平台上设计CDMA（Code Division Multiple Access）系统中的匹配滤波器，采用了一种名为"parallel_tap"的实体，该实体是根据用户定义的参数如输入数据宽度(iInDataWidth)，输出数据宽度(iOutDataWidth)以及过采样率(iOverSampleRate)进行设计的。设计的核心是使用VHDL语言实现，并且采用流水线阵列(PipeLineArray)架构来优化性能。 首先，库声明部分导入了IEEE标准库，包括std_logic_1164、std_logic_unsigned和std_logic_arith等，这些库提供了基本的逻辑运算和数据类型定义。实体parallel_tap定义了一个通用的模块，输入端口有InCode（输入编码信号）、InData（输入数据信号）、PrevTap（前一时刻的滤波器输出）以及系统时钟(SysClk)和复位信号(SysRst)，输出端口则是OutCode（输出编码信号）和Result（最终输出的数据信号）。 在Virtex架构的实现中，设计者引入了一个大小为iOverSampleRate-2到0的数组PipeLineArray，用于存储并行处理的中间结果。信号InData和PrevTap被转换为有符号整数表示，以便于后续的加法和减法操作。在SingleTap过程里，当系统时钟上升沿触发时，会读取输入编码信号InCode，并根据当前时钟周期更新代码数据lCodeData。 核心部分是流水线处理，通过将InData与PrevTap进行加法或减法操作（具体取决于lCodeData的状态），并将结果存储在AddSubOut信号中。这个过程在流水线上重复iOverSampleRate次，实现了对输入数据的过采样，有助于提高滤波效果和抗干扰能力。每次循环结束后，AddSubOut的结果会被传递到下一个时钟周期的处理单元，形成一个完整的流水线。 最后，当整个流水线处理完成，结果被存储在Result输出信号中，供外部系统使用。整个设计充分考虑了硬件资源的优化利用，确保了CDMA匹配滤波器在FPGA平台上的高效实现。 总结来说，这篇文章主要介绍了如何利用VHDL在FPGA上设计一款适应CDMA通信系统的并行匹配滤波器，强调了流水线架构和硬件优化在信号处理中的重要性。这种设计可以应用于移动通信、无线通信等领域，对于实时性和带宽效率有着显著的优势。