基于DSP+FPGA的軟件無線電平臺的設(shè)計(jì)（2）
OFDM（orthogonal frequency division multiplexing，正交頻分復(fù)用）是一種具有多種優(yōu)點(diǎn)的傳輸系統(tǒng)，目前已經(jīng)有很多應(yīng)用，而且隨著第四代（4G）無線通信系統(tǒng)的研究進(jìn)入實(shí)質(zhì)性階段，OFDM極有可能成為4G中的傳輸方案。本文在此背景下，設(shè)計(jì)了一種基于軟件無線電的平臺，并在此平臺上實(shí)現(xiàn)了OFDM傳輸系統(tǒng)，
OFDM收發(fā)信機(jī)的實(shí)現(xiàn)
OFDM技術(shù)是當(dāng)前的熱門技術(shù)之一，與傳統(tǒng)的傳輸技術(shù)相比，OFDM具有：
1）降低了子載波的數(shù)據(jù)速率，減小了無線信道引起的ISI，有效的降低了多徑干擾；
2）采用若干相互正交的子載波，頻譜有重疊，最大限度地提高頻譜效率；
3）采用IFFT和FFT進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)，硬件實(shí)現(xiàn)簡單；
所以，盡管存在峰均比較高以及對頻偏敏感等問題，OFDM仍然不失為一種性能優(yōu)良的傳輸方式。目前采用了OFDM的標(biāo)準(zhǔn)主要有數(shù)字音頻廣播（DAB）、數(shù)字視頻廣播（DVB）、歐洲無線局域網(wǎng)Magic WAND、802.11、非對稱數(shù)字用戶線（ADSL）等。為此，我們在本平臺上實(shí)現(xiàn)了OFDM的收發(fā)信機(jī)。
OFDM系統(tǒng)采用了如下的基帶和中頻結(jié)構(gòu)，如圖2所示。圖2中，音頻編碼采用了G.729標(biāo)準(zhǔn)，加擾采用了9位的反饋移位寄存器產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列，壓擴(kuò)部分為μ律壓擴(kuò)變換，其中μ=3。
另外，系統(tǒng)子載波個(gè)數(shù)為2048，載波間隔1kHz，中頻40.96MHz。圖中的結(jié)構(gòu)幾乎包括了所有 OFDM系統(tǒng)應(yīng)有的處理單元，具有一定的代表性，在此基礎(chǔ)上經(jīng)過必要的參數(shù)修改，可以演變出絕大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)。為了便于接收端的同步處理，在幀結(jié)構(gòu)上采用了類似DAB的結(jié)構(gòu)，每幀76個(gè)符號，其中第一個(gè)符號為空符號，第二個(gè)符號為固定的相位參考符號。
圖2 OFDM系統(tǒng)框圖
通過對各模塊功能的分析，并結(jié)合本平臺上各器件的特點(diǎn)，對各模塊的實(shí)現(xiàn)在平臺上進(jìn)行分配。圖3顯示了這種分配方式。
圖3 OFDM系統(tǒng)處理流程
數(shù)據(jù)接口方面，發(fā)射端DSP將經(jīng)過基帶處理以后成幀的信號通過EMIF接口發(fā)送到FPGA的FIFO中緩存，然后數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)字上變頻器，進(jìn)行40.96MHz的上變頻，上變頻后的數(shù)據(jù)經(jīng)過4倍固定內(nèi)插和CIC的24倍內(nèi)插后經(jīng)過D/A輸出，形成OFDM中頻信號。如圖4所示。
圖4 OFDM中頻信號頻譜儀截圖
接收端對中頻信號以32.768MHz進(jìn)行帶通采樣，數(shù)字下變頻器對采樣后8.192MHz的鏡像頻率進(jìn)行數(shù)字下變頻，之后對信號進(jìn)行16 倍的抽取，使信號速率下降到2M，HSP50214采用并行直接輸出的模式，分兩路分別輸出16b的IQ兩路數(shù)據(jù)，F(xiàn)PGA通過并串轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)通過 MCBSP送入DSP進(jìn)行同步處理和基帶處理，得到原發(fā)送信息。
基于DSP、FPGA以及ASIC的軟件無線電平臺，并在該試驗(yàn)平臺上完成了OFDM系統(tǒng)的基帶和中頻設(shè)計(jì)，并且經(jīng)過了實(shí)際的驗(yàn)證，系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，有效地支持多種通信模式，是一種應(yīng)用廣泛的軟件無線電平臺。更多有關(guān)軟件無線電平臺設(shè)計(jì)的內(nèi)容請讀者閱讀：基于DSP+FPGA的軟件無線電平臺的設(shè)計(jì)（1）
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