基于FPGA的軟件無(wú)線電調(diào)制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

0 引言
軟件無(wú)線電是在無(wú)線通信領(lǐng)域提出的一種新的通信系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，其核心思想是以開(kāi)放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的硬件為通用平臺(tái)，通過(guò)在平臺(tái)加載不同軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工作頻段、調(diào)制解調(diào)、信道多址方式等無(wú)線功能的靈活配置。而調(diào)制解調(diào)技術(shù)是軟件無(wú)線電的主要組成部分。直接數(shù)字合成技術(shù)(DDS)具有較高的頻率分辨率，可實(shí)現(xiàn)快速的頻率切換，能夠保持相位的連續(xù)性，很容易實(shí)現(xiàn)幅度、頻率和相位的數(shù)控調(diào)制。目前，軟件無(wú)線電調(diào)制技術(shù)多采用具有調(diào)制功能的專用芯片或可編程器件和專用芯片相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)，靈活性并不是很強(qiáng)。
基于此，本系統(tǒng)在分析數(shù)字調(diào)制技術(shù)和DDS原理的基礎(chǔ)上，詳述了一種基于FPGA的DSP技術(shù)和DDS技術(shù)的適合于軟件無(wú)線電使用的可控?cái)?shù)字調(diào)制器的設(shè)計(jì)過(guò)程，并在系統(tǒng)中進(jìn)行了功能驗(yàn)證。此調(diào)制器以FPGA硬件平臺(tái)為核心，可實(shí)現(xiàn)ASK，F(xiàn)SK，PSK，QAM等調(diào)制方式，靈活性強(qiáng)。

1 數(shù)字調(diào)制和DDS基本概述
在數(shù)字通信系統(tǒng)中，為了使數(shù)字信號(hào)能在帶限信道中傳輸，就必須將編碼后的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字調(diào)制。在此，主要分析和實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制單極性不歸零碼的鍵控調(diào)制。常見(jiàn)的二進(jìn)制調(diào)制方式有ASK，F(xiàn)SK，PSK，QAM等。
直接數(shù)字合成(DDS)器具有數(shù)控頻率合成的功能，它以數(shù)控振蕩器的方式產(chǎn)生頻率、相位和幅度可控的正弦波，電路主要由相位累加器、相位調(diào)制器、正弦ROM查找表、系統(tǒng)時(shí)鐘、D／A、LPF等組成。本文中用DDS產(chǎn)生的正弦波作為載波，具有精確、靈活、便于集成等優(yōu)點(diǎn)。DDS原理基本結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

使用DDS結(jié)構(gòu)易實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制、相位調(diào)制和幅度調(diào)制，以DDS作為載波信號(hào)發(fā)生部分，具有頻率穩(wěn)定度高，頻率轉(zhuǎn)換速度快，輸出帶寬寬，頻率分辨率高等特點(diǎn)。

2 基于FPGA的調(diào)制器的具體設(shè)計(jì)
該設(shè)計(jì)借助QuartusⅡ7．2和Matlab／DSP Builder 7．2開(kāi)發(fā)環(huán)境，在FPGA硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)，最大限度的實(shí)現(xiàn)了集成化。圖2是該設(shè)計(jì)的FPGA系統(tǒng)原理框圖，數(shù)字功能模塊全部集成在一片F(xiàn)PGA上，實(shí)現(xiàn)了SoPC的設(shè)計(jì)思想。