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SoPC与CORDIC算法相结合的通用调制解调器设计方案

SoPC与CORDIC算法相结合的通用调制解调器设计方案-软件无线电要求在通用硬件平台上通过运行不同软件实现多种调制解调方式,这就要求为信号的调制及解调建立通用模型。当代无线通信中,理论上各种通信信号都可采用正交调制方法加以实现,所以,采用正交调制可以建立统一的模型,适用于软件无线电实现。

1 导言

软件无线电SDR(Software Defined Radio)是结构具有敞开性、标准化、模块化的通用硬件渠道,将比如作业频段、调制解调类型、数据格式、加密形式、通讯协议等功用选用软件完结,并使宽带A/D转化器和D/A转化器尽可能接近天线,运用可晋级、可重新装备的运用软件完结无线电台各种功用,研制出高度灵敏、敞开的新一代无线通讯体系。坐标旋转数值核算CORDIC(Coordinate Rotation Digital Compute)算法是经过一系列逐次递减的、与运算基数相关视点的往复偏摆来迫临终究所需到达的旋转视点,该算法能够统筹精度、速度和硬件复杂度,而无需占用很多芯片资源的乘法器,CORDIC算法相结合的办法规划调制解调器,能够满意软件无线电功用要求,并具有重要运用。因而,这儿给出一种依据SoPC的通用调制解调器的规划计划。

2 CORDIC算法原理

CORDIC算法原理可用向量旋转推导。

3 依据SoPC的通用调制解调器

软件无线电要求在通用硬件渠道上经过运转不同软件完结多种调制解调办法,这就要求为信号的调制及解调树立通用模型。今世无线通讯中,理论上各种通讯信号都可选用正交调制办法加以完结,所以,选用正交调制能够树立共同的模型,适用于软件无线电完结。

完结通用调制器的有用解决计划便是选用CORDIC算法圈。CORDIC算法用在旋转形式中完结(R,θ)→(X,Y)的坐标改换。

要完结起伏调制,需将信号A(t)直接衔接CORDIC的半径R输入。一般旋转形式中的CORDIC算法随半径添加。这与放大器增益改变相符。无需在AM计划中考虑。倘若不期望线性添加半径(因子是1.646 8),则能够运用一个常系数(1/1.646 8)乘法器进行平衡。传输信号的相位θ=2πf0t+△φ(t)。若生成FM信号,用△f替代f0,或用累加器核算2π△ft。关于PM信号,则需在信号相位上添加偏移量△φ(t)。这些相位信号相加作为CORDIC处理器的角输入z或θ。

数字下变频接纳来自A/D转化器的数据,经正交数字改换与低通滤波后得到基带信号,即分红I,Q两路的同相重量与正交重量。与信号调制相同,解调也是经过起伏、频率、相位中的一个或多个参数提取信息。那么通用解调器有必要先从数字下变频后的I,Q两路基带信号中核算出起伏A(n)和相位? (n),再经过相位核算出频率f(n),最终经过起伏、频率、相位信息解调出信息比特流。

解调器包括2个CORDIC模块、3个FIFO(先进先出)模块和2个RISC(精简指令)CPU模块。其间CORDICl完结频偏补偿;CORDIC2具有相位校对和鉴幅与鉴相两个功用;RISC CPU1用于判别符号;RISC CPU2用于频偏估量、相偏估量、位同步以及起伏判定门限的估量。CORDIC模块经过硬件描绘言语(HDL)编程完结,CPU则经过SoPC BUILDER定制NIOS软核CPU,整个体系在可编程的FPGA上完结。

CORDICl运用旋转形式,接纳来自CPU2的频偏估量值,对信号进行频偏校对,输出为:

SoPC与CORDIC算法相结合的通用调制解调器规划计划

CORDIC2运用向量形式,接纳来自CPU2的相偏估量值对信号进行相偏校对,并完结(x,y)→(R,θ)的坐标转化,核算起伏A(n)和相位? (n),完结对信号鉴幅鉴相功用,输出为:

SoPC与CORDIC算法相结合的通用调制解调器规划计划

依据实际需要定制CPU的接口和外设,最终经过NIOSⅡIDE(集成开发环境)进行软件编程和调试,便于体系开发。以频率调制为例对通用调制解调器进行仿真。

为了对整个调制解调器进行仿真测验,将调制解调器兼并,先对二进制体系信号进行调制然后对其解调。其仿真波形如图5所示。由图5看出,解调后的基带信号与原基带信号根本共同。

SoPC与CORDIC算法相结合的通用调制解调器规划计划

4 结束语

选用SoPC技能与CORDIC算法相结合的办法完结通用调制解调器。CORDIC算法只需简略的加法和移位操作,无需占用很多芯片资源的乘法器,完结NCO(数字控制振荡器)时要比查找表法节约很多ROM。使其易于在FPGA上完结。在信号解调时只要从数字下变频后的I,Q两路基带信号中核算起伏和相位,再由相位核算出频率,从这些起伏、相位和频率中解调出信号信息。使用CORDIC算法的坐标改换功用核算起伏和相位,完结信号的鉴幅鉴相功用。SoPC的软硬件协同规划解决计划是体系级规划的新趋势,将SoPC技能运用到通讯软件无线电范畴。充分发挥软件无线电在敞开性的硬件渠道上经过软件编程完结通讯体系各种功用,便于软件无线电各种功用和体系的晋级,充分使用FPGA的可重装备性,这也表现软件无线电顶用软件完结尽可能多的无线电功用的实质特色。因而选用SoPC技能与CORDIC算法相结合的办法完结软件无线电通用调制解调器是可行的,降低成本,一起也表现了软件无线电技能的灵敏性。

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