基于NI技術(shù)設計的OFDM發(fā)射接收系統
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OFDM是一種多載波的數字傳輸體制，以其特有的優(yōu)勢被廣泛地應用到數字音頻廣播，數字電視廣播和無(wú)線(xiàn)寬帶等領(lǐng)域，并將進(jìn)入到更多的領(lǐng)域中。對OFDM系統的仿真可以用軟件完成，但是對于硬件平臺的搭建往往需要大量的開(kāi)銷(xiāo)和時(shí)間。針對這種情況，如果具備一套軟件仿真代碼移植方便且硬件平臺搭建便捷的系統，可以極大地縮短OFDM系統的開(kāi)發(fā)周期，才能在標準層出不窮的今天具有較強的競爭優(yōu)勢。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/155326.htm應用方案：基于NI虛擬儀器之PXI5671上變頻卡、PXI5661下變頻卡和Labwindows/CVI8.5正版軟件實(shí)現OFDM發(fā)射機與接收機的樣機。
使用產(chǎn)品：
LabWindows/CVI8.5 軟件開(kāi)發(fā)平臺;PXI5671(PXI5441+PXI561);PXI5441 中頻輸出卡;PXI5610 射頻輸出卡;PXI5661(PXI5600+PXI5142);PXI5600 射頻接收卡;PXI5142 下變頻卡。
介紹：
OFDM是一種多載波的數字傳輸體制，由于具有頻譜利用率高和良好的抗多徑干擾等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應用到數字音頻廣播，數字地面電視和無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)等領(lǐng)域，并且被看作第四代移動(dòng)通信的核心技術(shù)之一。但是對OFDM樣機的研制和開(kāi)發(fā)無(wú)論在軟件算法的編寫(xiě)，還是硬件電路平臺的搭建，都需要大量的人員和開(kāi)銷(xiāo)，且存在較高的風(fēng)險。本文提出一種基于NI平臺的OFDM實(shí)時(shí)收發(fā)系統的設計方法，即在CVI軟件仿真平臺上實(shí)現OFDM符號的數字基帶處理算法的編寫(xiě)，用NI PXI5671和NI PXI5661實(shí)現OFDM射頻模擬信號的發(fā)射與接收。對OFDM系統進(jìn)行有效的驗證，為今后大規模芯片生產(chǎn)提供了可靠的解決方案和理論指導。
OFDM系統簡(jiǎn)介
正交頻分復用(OFDM，OrthogonalFrequency Division Multiplexing)是把高速串行數據分成多條并行的低速數據，分別對多個(gè)正交子載波進(jìn)行調制，從而達到更高的頻譜效率、更大的系統容量，并且符號持續時(shí)間大大加長(cháng)，在移動(dòng)、多徑、衰落環(huán)境下有很大的優(yōu)勢。
本系統的主要功能是用前端的USB設備對聲音信號進(jìn)行采集、處理，調制到OFDM符號中，并上變頻到射頻信號發(fā)射。收端將接收到的射頻信號進(jìn)行下變頻處理得到數字信號，并解出音頻幀由USB設備播放。發(fā)端系統的基帶數據處理部分主要包括信源編碼、FEC、映射、OFDM成幀，硬件平臺的處理部分包括數字上變頻和射頻調制等。接收系統的基帶處理部分要主要包括同步、均衡、解映射、解FEC、音頻譯碼等，硬件平臺的處理部分包括射頻解調和數字下變頻。
OFDM系統硬件平臺架構
整個(gè)系統由兩臺NI主機，兩個(gè)USB聲卡設備，兩臺顯示器，一臺安杰倫頻譜儀4440A組成，如圖1所示：
圖1系統結構圖
首先由發(fā)端的USB設備對輸入的聲音信號進(jìn)行采樣，樣點(diǎn)送入NI主機，然后在發(fā)端的上層軟件中編寫(xiě)OFDM基帶處理等算法，生成的OFDM基帶數據輸出到PXI5671上變頻到中心頻率為10MHz的射頻信號。PXI5671由兩塊可分離的板卡PXI5441和PXI5610組成，其中PXI5441分為板卡RAM模塊和OSP(onboard signal process,板卡數字信號處理)模塊，板卡RAM模塊負責主機和PXI板卡間的數據傳遞，OSP模塊可對信號進(jìn)行重采樣濾波，數字上變頻和DA轉換等。PXI5610為射頻板卡，經(jīng)過(guò)兩級混頻放大濾波可將PXI5441輸出的模擬IF信號調制到范圍為250KHz-2.7GHz的射頻信號。收端由PXI5661對輸入的射頻信號進(jìn)行解調，下變頻到數字基帶信號，并輸出到NI主機上。PXI5661同樣由兩塊分離的板卡PXI5600和PXI5142組成。PXI5661完成射頻信號到中頻信號的轉換，PXI5142的兩個(gè)模塊OSP模塊和板卡RAM模塊，分別完成AD采樣、數字下變頻、重采樣濾波和主機與PXI板卡數據傳遞等功能，最后由收端的軟件上層算法解出音頻信號輸出給USB聲卡播放。無(wú)論收端還是發(fā)端系統，上層軟件算法產(chǎn)生的數據和PXI板卡的數據交互需要由主機內存和板卡RAM來(lái)完成，其中DMA控制主機內存和板卡RAM間的數據傳遞，最大可達到1Gbytes/s的數據吞吐量。板卡RAM采用的是一種SMC(Synchronization and Memory Core)技術(shù)，該技術(shù)無(wú)須將指令和數據分開(kāi)存儲，RAM中的FPGA模塊不但能處理上層軟件產(chǎn)生的所有指令，對OSP各模塊進(jìn)行配置，而且能對數據流進(jìn)行緩存，最后由OSP的讀取引擎，并以上層軟件中所設的IQ速率讀取數據，送入OSP中進(jìn)行重采樣、濾波、變頻等處理。
基帶處理算法的設計與實(shí)現
基帶處理算法的實(shí)現是基于LabWndows/CVI8.5的軟件平臺，它是一個(gè)交互式開(kāi)發(fā)平臺，集成了標準C的編譯、鏈接、調試等，并且采用簡(jiǎn)單直觀(guān)的用戶(hù)界面設計，用戶(hù)只需在函數面板上直接輸入參數，就會(huì )以事件驅動(dòng)回調函數的方式運行整個(gè)程序，并可以將數據以圖形的形式在界面上顯示，提高了整個(gè)工程的運行效率。圖2為本系統發(fā)端和收端的應用界面。
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