引言

　　軟件無線電(softwareradios)是一種新的無線電通信的體系結構。具體來說，軟件無線電是以可編程的dsp或cpu為中心，將模塊化、標準化的硬件單元用總線方式連接起來，構成通用的硬件平臺，并通過軟件加載來實現各種無線通信功能的開放式體系結構。

　　隨著通信的發(fā)展．高速傳輸技術引起廣泛的研究和注意。到目前為止，無線傳輸的速率受限于硬件條件。要實現高速傳輸，就必須結合各種芯片的特點，使硬件平臺具有簡單、通用的特點，因此需要開發(fā)一個通用平臺。

　　dsp在控制和信號處理方面有優(yōu)勢，基帶信號的調制、解調及fft／ifft等運算可以由dsp實現，但是在實時處理方面受到現有dsp處理速度和能力的制約。對于信號突發(fā)檢測這種運算量大的處理，尤其是在高速傳輸時，通常要使用fpga。fpga特有的流水線設計結構可以使前后級在時間上并發(fā)，達到高效、高速。為了減小dsp在信號處理上的壓力．同時滿足高速要求，采用專用數字變頻芯片來實現數字上下變頻。

　　為了和軟件無線電的思想統(tǒng)一，在系統(tǒng)設計時考慮兼容單載波調制解調方式，采用dsp、fpga、上下變頻器的方案，不使用專用調制解調
芯片。

　　1ofdm原理和基帶信號模型

　　正交頻分復用ofdm(orthogonalfrequencydivi-sionmultiplex)是一種多載波調制方式，通過減小和消除碼間串擾的影響來克服信道的頻率選擇性衰落。它的基本原理是將信號分割為n個子信號，然后用n個子信號分別調制n個相互正交的子載波。由于子載波的頻譜相互重疊，因而可以得到較高的頻譜效率。近幾年ofdm在無線通信領域得到了廣泛的應用。

　　當調制信號通過無線信道到達接收端時，由于信道多徑效應帶來的碼問串擾的作用，子載波之間不再保持良好的正交狀態(tài)，因而發(fā)送前需要在碼元間插入保護間隔。如果保護間隔大于最大時延擴展，則所有時延小于保護間隔的多徑信號將不會延伸到下一個碼元期間，從而有效地消除了碼間串擾。當采用單載波調制時，為減小isi的影響，需要采用多級均衡器，這會遇到收斂和復雜性高等問題。

　　圖1是ofdm基帶信號處理原理圖。其中，圖1(a)是發(fā)射機工作原理，圖l(b)是接收機工作原理。



　　在發(fā)射端，首先對比特流進行qam或qpsk調制，然后依次經過串并變換和ifft變換，再將并行數據轉化為串行數據，加上保護間隔(又稱“循環(huán)前綴”)，形成0fdm碼元。在組幀時，須加入同步序列和信道估計序列，以便接收端進行突發(fā)榆測、同步和信道估計，最后輸出正交的基帶信號。

　　當接收機檢測到信號到達時，首先進行同步和信道估計。當完成時問同步、小數倍頻偏估計和糾正后，經過fft變換，進行整數倍頻偏估計和糾正，此時得到的數據是qam或qpsk的已調數據。對該數據進行相應的解調，就可得到比特流。

　　這里僅討論軟件功能模塊，具體算法不在此涉及。

　　2硬件結構

　　ofdm調制解調與常規(guī)調制解調相比，所需的運算量大，尤其是當系統(tǒng)選用的子載波個數多時，僅在發(fā)射端的ifft變換和接收端的fft變換所需的時間就很長。通常使用fpga和高速的dsp解決該問題。由于在接收端還要完成信號突發(fā)檢測、同步和頻偏校正等數字信號處理，所以接收端對實時性要求更高。在該系統(tǒng)中，使用fpga完成信號的突發(fā)檢測和定時，dsp完成fft/ifft變換和qam/qpsk調制解調。

　　本系統(tǒng)豐要由4部分組成：dsp、fpga、正交數字上變頻器(quadraturedigitalupconverter)、正交數字下變頻器(quadraturedigitaldownconverter)。系統(tǒng)硬件結構如圖2所示。圖中，d表示數據總線，a表示地址總線，c表示控制總線，l表示鏈路口數據線，字母后面的數字表示總線的位數。50mhz晶振為兩片dsp及fpga提供時鐘信號，32．768mhz高穩(wěn)定度品振為ad9857和ad6654提供高質最的時鐘信號。復位芯片max6708控制dsp、fpga、ad9857、ad6654和stl6c550的復位。



　　dsp完成qam或qpsk的調制解調和fft／ifft變換。系統(tǒng)所使用的dsp是adi公司的tigersharctslol。該dsp具有以下特性：最高工作頻率為300mhz，3．3ns指令周期；6mb片內sram；2個計算模塊，每個模塊都有1個alu、1個乘法器、1個移位寄存器和1個寄存器組；2個整型alu，用來提供尋址和指針操作；14個dma控制器；1149．1ieeejtag口。對于0fdm基帶處理，該dsp最大的特點是：進行256點的復數fft變換，僅需3．67μs。

　　正交數字上變頻器采用adi公司的ad9857。ad9857最高工作頻率為200mhz，輸出中頻頻率范圍為0～80mhz；內部集成半帶濾波器、cic(cascadedintegratorcornb)濾波器，反sinc濾波器和高速的14位數／模轉換器，其核心是一個相位連續(xù)的直接數字頻率合成器dds(directdigitalsynthesizcr)。在該方案中，ad9857工作在正交調制模式，其32位頻率控制字使輸出頻率的最高精確度為：sysclk(系統(tǒng)時鐘)除以2。



　　正交數字下變頻器采用adi公司的ad6654。ad6654內部集成了一個1