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1、电子测量技术第31卷第2期嵌入式技术ELECTRONICMEASUREMENTTECHNOLOGY2008年2月基于FPGA的软件无线电平台设计任天同屈晓声夏宇闻(北京航空航天大学电子信息工程学院北京100083)摘要:软件无线电技术是用于卫星导航和第三代移动通信(3G)数据处理和计算的最优解决方案。运用基于FPGA的SoPC嵌入式设计方法构造软件无线电系统,提高了对动态实时信号的处理能力。设计完成无线通信体系结构,以及ADC模数转换,数字下变频,CPU中央处理器,DSP运算单元,PCI桥以及数据控制等模块的详细组成。相对于目前
2、常规系统,该系统在功耗和体积方面可节省30%以上,对高速数据流的处理和计算能力有显著提高,可以应用于Cellular/PCS基站,GPS抗干扰接收机,相控阵接收机,频谱分析和3G无线通信等领域。关键词:系统级FPGA;SoPC;软件无线电;数字信号处理;第3代移动通信中图分类号:TN927文献标识码:ASoftwareradiosystemdesignbasedonFPGARenTiantongQuXiaoshengXiaYuwen(SchoolofElectronicEngineering,BeijingUniversityo
3、fAeronauticsandAsorautics,Beijing100083)Abstract:Thesoftwareradioisthebestwaytodosignalprocessingandcomputingofthenavigationsatelliteandthe3Gsystem.BasedonFPGA,thistextusestheSoPCembeddeddesigningmethodtodesignhigh2speedrealtimesoftwareradiosystem.Thistextoffersthest
4、ructureofthesystem,andADC,DDC,PowerPCCPU,DSP,PCIinterfaceanddatacontrolmodules.Comparedwiththetraditionalsoftwareradiosystem,thistextgivestheadvantagesofthenewmethod,whichcutsthesizeandpowercostsby30%,andimprovescomputingabilityforhighspeedsignalsgreatly.Thenewsystem
5、canbeusedinthefieldsofCellular/PCSBaseStation,GPS,EMPAR,SpectrumAnalyzerand3Gsystem.Keywords:systemFPGA;SoPC;softwareradio;DSP;3G的应用前景。本文运用目前基于FPGA(field0引言programmablegatearray)的SoPC(systemonprogrammablechip)技术构建软件无线电平台。大大提高软件无线电的出现,是无线电通信从模拟到数字、从了数字信号处理的能力和速度,并且降低了
6、系统功耗,缩固定到移动后,由硬件到软件的第3次变革。简单地说,小了系统体积,为更高层次的3G无线通信要求提供了解软件无线电就是一种基于通用硬件平台,并通过软件可提决方案。供多种服务的、适应多种标准的、多频带多模式的、可重构可编程的无线电系统。软件无线电的关键思想是,将AD1无线通信系统设计(DA)尽可能靠近天线和用软件来完成尽可能多的无线电[122]功能。1.1系统设计蜂窝移动通信系统已经发展到第3代,3G系统进入商软件无线电使得无线电具有更多的个性化特点,它以业运行一方面需要解决不同标准的系统间的兼容性;另一软件方式定义多个频
7、段及多种调制波形接口。软件无线方面要求系统具有高度的灵活性和扩展升级能力,软件无电系统包括信号发射和接收两部分,本文重点以接收流程线电技术无疑是最好的解决方案。用ASIC(application进行论述。软件无线电的RF(radiofrequency)部分是一specificintergratedcircuits)和DSP(digitalsingnal个多波束天线阵,可同时接收多个频段、多个方向的射频[629]processor)芯片搭建软件无线电平台是目前系统设计的主信号,并将射频转换为中频信号。如图1所示,系统中[325]要
8、方法,这种方法有两个突出缺点:一是系统速度跟不包括Virtex24FX系列FPGA,模拟信号输入端口,同步触上高速动态实时数字信号处理,二是系统体积大功耗高。发端口,外接时钟源,Flash(加载FPGA配置程序),这两个突出缺点制约了软件无线电在高速实时通信领域
