基于FPGA的軟件無(wú)線(xiàn)電平臺設計

0 引 言

軟件無(wú)線(xiàn)電的出現，是無(wú)線(xiàn)電通信從模擬到數字、從固定到移動(dòng)后，由硬件到軟件的第三次變革。簡(jiǎn)單地說(shuō)，軟件無(wú)線(xiàn)電就是一種基于通用硬件平臺，并通過(guò)軟件可提供多種服務(wù)的、適應多種標準的、多頻帶多模式的、可重構可編程的無(wú)線(xiàn)電系統。軟件無(wú)線(xiàn)電的關(guān)鍵思想是，將AD（DA）盡可能靠近天線(xiàn)和用軟件來(lái)完成盡可能多的無(wú)線(xiàn)電功能[1~2]。

蜂窩移動(dòng)通信系統已經(jīng)發(fā)展到第三代，3G系統進(jìn)入商業(yè)運行一方面需要解決不同標準的系統間的兼容性；另一方面要求系統具有高度的靈活性和擴展升級能力，軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)無(wú)疑是最好的解決方案。用ASIC（Application Specific Intergrated CIRcuits）和DSP（Digital Singnal Processor）芯片搭建軟件無(wú)線(xiàn)電平臺是目前系統設計的主要方法[3~5]，這種方法有兩個(gè)突出缺點(diǎn)：一是系統速度跟不上高速動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)數字信號處理，二是系統體積大功耗高。這兩個(gè)突出缺點(diǎn)制約了軟件無(wú)線(xiàn)電在高速實(shí)時(shí)通信領(lǐng)域的應用前景。本文運用目前基于FPGA（Field Programmable Gate Array）的SoPC (System on Programmable Chip)技術(shù)構建軟件無(wú)線(xiàn)電平臺。大大提高了數字信號處理的能力和速度，并且降低了系統功耗，縮小了系統體積，為更高層次的3G無(wú)線(xiàn)通信要求提供了解決方案。

1 無(wú)線(xiàn)通信系統設計

1.1 系統設計

軟件無(wú)線(xiàn)電使得無(wú)線(xiàn)電具有更多的個(gè)性化特點(diǎn)，它以軟件方式定義多個(gè)頻段及多種調制波形接口。軟件無(wú)線(xiàn)電系統包括信號發(fā)射和接收兩部分，本文重點(diǎn)以接收流程進(jìn)行論述。軟件無(wú)線(xiàn)電的RF（Radio Frequency）部分是一個(gè)多波束天線(xiàn)陣，可同時(shí)接收多個(gè)頻段、多個(gè)方向的射頻信號，并將射頻轉換為中頻信號[6~9]。如圖1所示，系統中包括Virtex-4 FX系列FPGA，模擬信號輸入端口，同步觸發(fā)端口，外接時(shí)鐘源，Flash（加載FPGA配置程序），CPLD，SDRAM，PCI接口，LED信號燈等部分。