基于FPGA的软件无线电平台设计

0 引 言

软件无线电的出现，是无线电通信从模拟到数字、从固定到移动后，由硬件到软件的第三次变革。简单地说，软件无线电就是一种基于通用硬件平台，并通过软件可提供多种服务的、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AD（DA）尽可能靠近天线和用软件来完成尽可能多的无线电功能[1~2]。

蜂窝移动通信系统已经发展到第三代，3G系统进入商业运行一方面需要解决不同标准的系统间的兼容性；另一方面要求系统具有高度的灵活性和扩展升级能力，软件无线电技术无疑是最好的解决方案。用ASIC（Application Specific Intergrated CIRcuits）和DSP（Digital Singnal Processor）芯片搭建软件无线电平台是目前系统设计的主要方法[3~5]，这种方法有两个突出缺点：一是系统速度跟不上高速动态实时数字信号处理，二是系统体积大功耗高。这两个突出缺点制约了软件无线电在高速实时通信领域的应用前景。本文运用目前基于FPGA（Field Programmable Gate Array）的SoPC (System on Programmable Chip)技术构建软件无线电平台。大大提高了数字信号处理的能力和速度，并且降低了系统功耗，缩小了系统体积，为更高层次的3G无线通信要求提供了解决方案。

1 无线通信系统设计

1.1 系统设计

软件无线电使得无线电具有更多的个性化特点，它以软件方式定义多个频段及多种调制波形接口。软件无线电系统包括信号发射和接收两部分，本文重点以接收流程进行论述。软件无线电的RF（Radio Frequency）部分是一个多波束天线阵，可同时接收多个频段、多个方向的射频信号，并将射频转换为中频信号[6~9]。如图1所示，系统中包括Virtex-4 FX系列FPGA，模拟信号输入端口，同步触发端口，外接时钟源，Flash（加载FPGA配置程序），CPLD，SDRAM，PCI接口，LED信号灯等部分。