单片机与单片机与DSP中的基于中的基于DSP Builder的软件无线电调制器的设的软件无线电调制器的设
计与实现计与实现
1.引言 软件无线电(software defined radio)是由J.Mitola在1992年提出的一个概念,它的核心思想是在完
全可编程的硬件平台上通过注入不同的软件,实现对工作频段、调制解调方式、信道多址方式等无线功能的改
变。调制解调技术在软件无线电的研究过程中是一个重要的组成部分。目前对于软件无线电调制技术的实现多
是采用具有调制功能的专用芯片(其中应用较为广泛的是AD公司的AD985X系列)[l]或是可编程器件和专用器件相
结合的设计方法实现[2],然而在某些场合,这些调制方式和控制方式与系统的要求差距很大。因而,完全采用
高性能的FPGA器件设计出符合自己需要的调制电路就是一个很
1.引言.引言
软件无线电(software defined radio)是由J.Mitola在1992年提出的一个概念,它的核心思想是在完全可编程的硬件平台上
通过注入不同的软件,实现对工作频段、调制解调方式、信道多址方式等无线功能的改变。调制解调技术在软件无线电的研究
过程中是一个重要的组成部分。目前对于软件无线电调制技术的实现多是采用具有调制功能的专用芯片(其中应用较为广泛的
是AD公司的AD985X系列)[l]或是可编程器件和专用器件相结合的设计方法实现[2],然而在某些场合,这些调制方式和控制方
式与系统的要求差距很大。因而,完全采用高性能的FPGA器件设计出符合自己需要的调制电路就是一个很好的解决方法[3],
它提供了一个良好的数字无线通讯系统验证环境,可以将多种调制算法在实验平台上实现,并通过平台提供的基本控制系统实
现对系统的验证仿真,并且用这种软件化硬件的设计方案,可以产生多种模式的数字调试方式,具有多功能性、通用性、集成
度高、易于升级等优点[4Ⅱ5]。
本文采用了Altera公司推出的FPGA的DSP开发工具DSP Builder软件,基于DDS(直接数字频率合成)技术原理,设计了一
种适合于软件无线电使用的可控数字调制器,可以完成FSK、PSK、ASK等调制方式,并采用此方法在FPGA芯片上进行系统
实现。
2..FSK、、PSK、、ASK调制原理调制原理
在数字通信系统中,数字基带信号通常要经过数字编码然后调制后再传输。常见的调制方式有频移键控(FSK)、相移键控
(PSK)、幅移键控(ASK)等[6]。
以基带数字波形序列来表示{ak},通常二进制数字基带信号表示为:
其中,ak为二元码符号,1或0;g()为单极性不归0波形,归一化幅度;Tb为二元序列码元问隔。
则频移键控(FSK)信号为:
其中W1为传号载频;W2为空号载频;θ1.和θ2分别为传号与空号载波的初相,在[-π,π]均匀分布;w0=(w1+w2)/2为
载波频率;kTb≤t≤(k+1)Tb。
对于所设计的系统采用正交调制,对此表现在已调信号(传号与空号)各自的相关系数--正交关系。FSK和ASK相关系数均
为ρ12=0,PSK的相关系数为ρ12= 一l。一般的,要满足此条件,应考虑到载波频率fo是码元频率Rb=1/Tb整数倍,即fo=mRb
或1bit间隔包括整数个载波周期,即Tb=mTo,这是对以后在DSP Builder中优化系统时的依据。实现上述调制的方法有多种,
采用DDS技术做正交调制,能够克服解调输出的严重失真,提高抗噪声性能。
3..DDS的基本原理的基本原理
直接数字合成(DDS,Direct Digital Synthesize)是一种新型的频率合成技术。DDS以数控振荡器的方式产生频率、相位和
幅度可控的正弦波[7]。以DDS产生的正弦波作为调制的载波,可以达到精确、无偏离、便于集成等优点。图1为DDS的基本实
现原理结构图同。