基于软件无线电的通信系统试验平台的设计实现，软硬件原理、架构

完成数字下变频，然后数据送 DSP 完成基带码流的处理，包括同步提娶基带解调和译码、去交织、解扰等，同时 DSP 还将相位误差信号送 FPGA 以控制DDC。因此，不同的工作模式对应的只是软件算法的不同。

图三 不同模式信号发送处理软件统一实现流程

图四 不同模式信号接收处理软件统一实现流程

2. 方案实施过程中需要开发的模块

本平台中DSP 和 FPGA 硬件系统在软件无线电中的应用，按功能划分，其模块化，标准化的硬件接口如下图所示，各功能单元的主要功能有:

1. 配置数据及程序数据存储单元(SRAM、EPROM);
2. 数字信号处理单元(DSP);
3. 配置硬件单元(FPGA);
4. 数据接口单元(高速 AD、DA、滤波器);
5. 数字接口单元;
6. 控制接口单元.

DSP 和 FPGA实验平台软件部分,即实验平台中信号处理模块的算法,是根据具体的调制解调方式来确定的，由于本系统采用通用的可编程硬件平台实现，要增加新的信号处理方式而无须改变系统的硬件结构，只要将软件算法重新下载到硬件系统中即可；同时控制逻辑也可以通过编写软件的方式来实现，系统的控制十分自由。这些都充分体现了软件无线电系统特有的灵活性。

QPSK 和 MSK 是目前应用非常广泛、具有典型代表性的两种调制解调方式，下面以这两种模式来讨论是如何在 DSP 和 FPGA 实验平台上实现的。

1. QPSK在 DSP 和 FPGA 实验平台上实现的框图如下图所示。

(a) QPSK调制

(b) QPSK解调

图五 QPSK调制解调原理框图

QPSK 主要工作过程如下：在发送端，二进制信息流首先进行串并转换，分成 I、Q两路，完成信息编码和相位映射，将信息映射到 QPSK相应的信号星座点上去，然后 I(t)和 Q(t)分别进入乘法器，与载波发生器输出的相互正交两路载波相乘，完成两个支路的 BPSK 调制，再将这两支路送入加法器相加，完成 QPSK 调制过程；在接收端，已调的 QPSK 信号经过 A/D 采样后，送入乘法器进行相干解调，而后将信号送入两个低通滤波器，滤掉高频分量，滤出所需要的基带信号，接着对基带信号进行采样判决和并串转换，最后得到解调后恢复的信息码流。

(2) MSK在 DSP 和 FPGA 实验平台上实现的框图如下图所示。

(a) MSK 调制

(b) MSK 解调

图六 MSK 调制解调原理框图

MSK 的工作过程如下: 在发送端，串并转换后的二路并行双极性不归零码，相互间错开一个码元宽度 T，然后分别与周期为 4T 的正弦波和余弦波相乘进行脉冲整形，最后和 QPSK 一样调制输出，这样就保证了 MSK 信号是包络恒定、相位连续和调制指数（0.5）最小的正交信号；在接收端，MSK 信号采用相干解调方式，这时可将 MSK 信号看成是采用正弦脉冲加权的 OQPSK 信号，同样分成两路来恢复信息，如图六（b）所示。

由于我们采用统一的硬件平台，软件方面采用相同的实现流程，因此，模块功能的切换仅对应于 DSP 中相关算法软件的切换，这使模块的功能多样化成为可能。

以上是预期计划中实现的基本模块，在设计的实现过程中可能按照实际需要还要临时添加一些需要模块以及需要用到一些连接各模块之间的连接和控制模块。

3.需要的开发平台

根据计划可以看出，本系统是用于大规模的数字信号处理，所以对FPGA的性能和资源的要求比较高，而且同时还需要高性能的A/D、D/A。所以目前我们暂时选定Spartan 3E初级板作为我们的实验平台,以及相关开发环境ISE软件及相关附带仿真开发软件。

4.系统最终要达到的性能指标

本项目预期完成从硬件和软件两方面建立了完整的基于 DSP 和 FPGA 的软件无线电平台，使其可以完成不同调制方式通信,实现多模式数字调制解调的硬件实现结构、软件实现结构和不同模式之间的切换等,使平台可以充分体现了软件无线电系统的灵活性、开放性和兼容性等特点。