超寬帶（UWB）定位系統發(fā)射機基帶的系統設計，功能模塊分解、硬件實(shí)現

4.1.4信道編碼

在MB-OFDM-UWB系統中根據不同的碼率有不同的編碼方式，卷積編碼模塊根據MCU模塊輸出的碼率控制信號RATE來(lái)控制編碼方式，系統中涉及到兩種碼率進(jìn)行卷積編碼，1/2碼率編碼和3/4碼率編碼，因此在實(shí)現方式上采用約束長(cháng)度為7，碼率為1/2的卷積編碼器，這樣1/2碼率可以直接由卷積編碼器生成，3/4碼率可以在1/2碼率卷積編碼的基礎上進(jìn)刪余操作得到。

1/2碼率的卷積編碼生成多項式是

（4-1）

（4-2）

可以使用移位寄存器來(lái)實(shí)現，將卷積編碼輸出放入緩存，然后根據控制信號，選擇卷積碼輸出時(shí)鐘將刪余后數據輸出或直接輸出。

圖4.11 信道編碼模塊框圖

對工程文件進(jìn)行綜合、布局布線(xiàn)后仿真，得到如圖4.12所示結果。

圖4.12 信道編碼模塊仿真結果

其中 RATE是待處理數據傳輸速率，跟據它來(lái)選擇不同的速率編碼，當RATE=5’b00111時(shí)，表示當前為3/4碼率編碼，輸出時(shí)鐘是輸入時(shí)鐘的4/3倍。

使用ChipScope觀(guān)測得到結果如圖4.13所示。通過(guò)仿真結果和在線(xiàn)測試結果的對比，可以驗證設計的正確性。

圖4.13 信道編碼在線(xiàn)測試結果

4.1.5交織

在交織模塊中，使用雙口塊RAM對數據進(jìn)行分組交織，在硬件實(shí)現上，本文使用Xilinx公司提供的IP核 Dual Port Block Memory 5.0來(lái)實(shí)現雙口塊RAM功能，模塊框圖如圖4.14所示

圖4.14 Dual Port Block Memory模塊框圖

Dual Port Block Memory 5.0 IP核具有兩套完全獨立的數據線(xiàn)、地址線(xiàn)、和讀寫(xiě)控制線(xiàn)，并允許兩個(gè)系統同時(shí)對其進(jìn)行隨機性的訪(fǎng)問(wèn)。

圖4.15 交織模塊框圖

對工程文件進(jìn)行綜合、布局布線(xiàn)后仿真，得到如圖4.16所示結果。

圖4.16 信道編碼模塊仿真結果

使用Chipscope添加觀(guān)察信號采樣時(shí)鐘、觸發(fā)信號和待觀(guān)察信號，重新綜合、布局布線(xiàn)生成bit文件，下載到目標板后用ChipScope進(jìn)行在線(xiàn)測試，得到觀(guān)測結果如圖4.17所示。通過(guò)仿真結果和在線(xiàn)測試結果的對比，可以驗證設計的正確性。

圖4.17 信道編碼模塊在線(xiàn)測試結果

4.1.6QPSK調制

在MB-OFDM-UWB系統中，在進(jìn)行IFFT之前要對數據做QPSK調制，即將編碼和交織過(guò)后的二進(jìn)制數據序列映射到復數星座上，其本質(zhì)就是將串行數據轉換為并行數據輸出。程序實(shí)現時(shí)，將串行輸入數據存入一個(gè)兩位的緩存中，再根據緩存中的值進(jìn)行映射。映射后的數據格式為8位：一位符號位，一位整數位，六位小數為，負數用補碼表示，主要代碼如下：

對工程文件進(jìn)行綜合、布局布線(xiàn)后仿真，得到如圖4.19所示結果。與使用ChipScope進(jìn)行在線(xiàn)測試結果相比較，結果完全相同，驗證了設計的正確性。

圖4.19 QPSK模塊仿真結果

圖4.20 QPSK模塊在線(xiàn)測試結果