基于DSP FPGA的软件无线电平台的设计(2)
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2024-08-02 17:01:26
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OFDM(orthogonal frequency division multiplexing,正交频分复用)是一种具有多种优点的传输系统,目前已经有很多应用,而且随着第四代(4G)无线通信系统的研究进入实质性阶段,OFDM极有可能成为4G中的传输方案。本文在此背景下,设计了一种基于软件无线电的平台,并在此平台上实现了OFDM传输系统,

OFDM收发信机的实现

OFDM技术是当前的热门技术之一,与传统的传输技术相比,OFDM具有:

1)降低了子载波的数据速率,减小了无线信道引起的ISI,有效的降低了多径干扰;

2)采用若干相互正交的子载波,频谱有重叠,最大限度地提高频谱效率;

3)采用IFFT和FFT进行调制和解调,硬件实现简单;

所以,尽管存在峰均比较高以及对频偏敏感等问题,OFDM仍然不失为一种性能优良的传输方式。目前采用了OFDM的标准主要有数字音频广播(DAB)、数字视频广播(DVB)、欧洲无线局域网Magic WAND、802.11、非对称数字用户线(ADSL)等。为此,我们在本平台上实现了OFDM的收发信机。

OFDM系统采用了如下的基带和中频结构,如图2所示。图2中,音频编码采用了G.729标准,加扰采用了9位的反馈移位寄存器产生的伪随机序列,压扩部分为μ律压扩变换,其中μ=3。

另外,系统子载波个数为2048,载波间隔1kHz,中频40.96MHz。图中的结构几乎包括了所有 OFDM系统应有的处理单元,具有一定的代表性,在此基础上经过必要的参数修改,可以演变出绝大多数标准的系统。为了便于接收端的同步处理,在帧结构上采用了类似DAB的结构,每帧76个符号,其中第一个符号为空符号,第二个符号为固定的相位参考符号。

基于DSP+FPGA的软件无线电平台的设计

图2 OFDM系统框图

通过对各模块功能的分析,并结合本平台上各器件的特点,对各模块的实现在平台上进行分配。图3显示了这种分配方式。

基于DSP+FPGA的软件无线电平台的设计

图3 OFDM系统处理流程

数据接口方面,发射端DSP将经过基带处理以后成帧的信号通过EMIF接口发送到FPGA的FIFO中缓存,然后数据进入数字上变频器,进行40.96MHz的上变频,上变频后的数据经过4倍固定内插和CIC的24倍内插后经过D/A输出,形成OFDM中频信号。如图4所示。

基于DSP+FPGA的软件无线电平台的设计

图4 OFDM中频信号频谱仪截图

接收端对中频信号以32.768MHz进行带通采样,数字下变频器对采样后8.192MHz的镜像频率进行数字下变频,之后对信号进行16 倍的抽取,使信号速率下降到2M,HSP50214采用并行直接输出的模式,分两路分别输出16b的IQ两路数据,FPGA通过并串转换,将数据通过 MCBSP送入DSP进行同步处理和基带处理,得到原发送信息。

基于DSP、FPGA以及ASIC的软件无线电平台,并在该试验平台上完成了OFDM系统的基带和中频设计,并且经过了实际的验证,系统运行情况良好,有效地支持多种通信模式,是一种应用广泛的软件无线电平台。更多有关软件无线电平台设计的内容请读者阅读:基于DSP+FPGA的软件无线电平台的设计(1)

【编辑推荐】

  1. OFDM技术五大优势
  2. OFDM技术的基本原理
  3. OFDM推动无线网络向全IP演进
  4. OFDM宽带无线接入系统应用技术
  5. 简要介绍COFDM无线视频传输技术

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