基于SoPC和CORDIC算法的通用調制解調器

　　3 基于SoPC的通用調制解調器

　　軟件無(wú)線(xiàn)電要求在通用硬件平臺上通過(guò)運行不同軟件實(shí)現多種調制解調方式，這就要求為信號的調制及解調建立通用模型。當代無(wú)線(xiàn)通信中，理論上各種通信信號都可采用正交調制方法加以實(shí)現，所以，采用正交調制可以建立統一的模型，適用于軟件無(wú)線(xiàn)電實(shí)現。

　　實(shí)現通用調制器的有效解決方案就是采用CORDIC算法圈。CORDIC算法用在旋轉模式中實(shí)現(R，θ)→(X，Y)的坐標變換。圖2給出采用CORDIC算法的AM、PM和FM信號的完整調制器。

　　要實(shí)現幅度調制，需將信號A(t)直接連接CORDIC的半徑R輸入。通常旋轉模式中的CORDIC算法隨半徑增加。這與放大器增益變化相符。無(wú)需在A(yíng)M方案中考慮。倘若不希望線(xiàn)性增加半徑(因子是1.646 8)，則可以使用一個(gè)常系數(1／1.646 8)乘法器進(jìn)行平衡。傳輸信號的相位θ=2πf0t+△φ(t)。若生成FM信號，用△f代替f0，或用累加器計算2π△ft。對于PM信號，則需在信號相位上增加偏移量△φ(t)。這些相位信號相加作為CORDIC處理器的角輸入z或θ。CORDIC旋轉引擎設計如圖3所示，采用DSP Builder設計，可同時(shí)輸出兩路正交的正余弦信號。

　　數字下變頻接收來(lái)自A／D轉換器的數據，經(jīng)正交數字變換與低通濾波后得到基帶信號，即分成I，Q兩路的同相分量與正交分量。與信號調制一樣，解調也是通過(guò)幅度、頻率、相位中的一個(gè)或多個(gè)參數提取信息。那么通用解調器必須先從數字下變頻后的I，Q兩路基帶信號中計算出幅度A(n)和相位? (n)，再通過(guò)相位計算出頻率f(n)，最后通過(guò)幅度、頻率、相位信息解調出信息比特流。

　　圖4為一個(gè)基于SoPC的通用解調器的設計方案。解調器包含2個(gè)CORDIC模塊、3個(gè)FIFO(先進(jìn)先出)模塊和2個(gè)RISC(精簡(jiǎn)指令)CPU模塊。其中CORDICl完成頻偏補償；CORDIC2具有相位校正和鑒幅與鑒相兩個(gè)功能；RISC CPU1用于判斷符號；RISC CPU2用于頻偏估計、相偏估計、位同步以及幅度判決門(mén)限的估計。CORDIC模塊通過(guò)硬件描述語(yǔ)言(HDL)編程實(shí)現，CPU則通過(guò)SoPC BUILDER定制NIOS軟核CPU，整個(gè)系統在可編程的FPGA上實(shí)現。