软件无线电实现调制解调器的设计(2)
实际的NCO由样位累加器、波形ROM查找表组成,这样的结构很容易用FPGA实现,两个正弦波产生查找表,用Xilinx提供的IP核。本设计中采用了30位的相位累加器,进行相位截断后,用相位累加大路的高10位寻址波形ROM,需要注意的是为了使设计的NCO能用于上变频和下变频操作,波形ROM中所存的内容必须同时提供两路完全正交的正弦波和余弦波。由于是10位寻址ROM,并且指定ROM的字长为8比特有符号数,所以每一块的ROM容量应为210=1K*8,故总共需2K*8的存储量,这在FPGA实现时将耗费大量的内部CLB资源,所以应该重新考虑ROM查找表的设计,尽可能节省存储器资源。对于正弦波和余弦波来说可以得用对称性只存储二分之一周期,甚至四分之一周期,对于前者需要附加一个符号求补器,后者则另需一个相位求补器和符号求补器[4]。
2.4 滤波器的实现
本设计中滤波器为低通滤波器,截止频率是该通道的码元速率,即2.5kHz。滤波器的采样时钟用此时的系统时钟频率(160kHz)。Xilinx的综合软件Core Generation给出了这种滤波器的实现。如图四所示:
模块端口定义如下:
CLK——输入信号,滤波器工作时钟160kHz;
DIN[N-1.0]——输入信号,滤波器的数据输入,N为位宽,即接收机中乘法器的输出位宽为N=24;
ND——输入信号,高有效,为高时表示一个新的数据输入;
RDY——输出信号,高有效,为高时表示滤波器己处理完当前数据,可以接收新的数据输入;
RFD——输出信号,高有效,为高时表示滤波器输出端口上有一个新的结果数据输出;
DOUT——[M-1,0]-输出信号,滤波器的数据输出,M为输出位宽,与发射机的基带码流相对应,这里取M=8。
3 小结
数字调制解调在FPGA中的实现证明了用FPGA作为软件无线电数字信号处理器件的可行性。使用FPGA的可重构性,可以在系统中实现各种通信模式的算法,充分体现了软件无线电的灵活性。同时,实现了嵌入FPGA的CPU核对芯片的信号处理功能控制。通过嵌入式CPU,可心用软控制芯片的信号处理过程,为以后实现控制信号处理及系统的在线重构打下了基础。
【参考文献】
[1]杨小牛,楼才义,徐建良.软件无线电原理与应用[M].北京:电子工业出版社,2001.
[2]A.Dempster, M.Macleod.Use of Minimum-Adder Multipler Blocks in FIR Digital Filters[J].IEEE Transactions on Circuits and Systems Ⅱ,1995.
[3]Xilinx.The Role of Distributed Ariehmetic in FPGA-based Signal Processining[Z]//The programmable Logic Data Book,2000.
[4]董金明,FPGA在软件无线电技术实现中的应用[D].北京:北京航空航天大学,2001:47-48.
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