一种软件无线电平台的设计及应用

　　引言

　　随着无线通信的发展，出现了多种模式的通信体制，为了满足互通性的问题，软件无线电的思想被提出来。所谓软件无线电，其中心思想是：构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，将通信的各种功能通过软件来完成，并使宽带A/D和D/A转换器尽可能靠近天线，以研制出具有高度灵活性、开放性的新一代无线通信系统。由于软件无线电可以通过增加软件模块来增加新的功能，而且硬件也可以随着器件的发展而不断地升级，所以这一概念一经提出就受到了广泛的关注。

　　OFDM(orthogonal frequency division multiplexing，正交频分复用)是一种具有多种优点的传输系统，目前已经有很多应用，而且随着第四代(4G)无线通信系统的研究进入实质性阶段，OFDM极有可能成为4G中的传输方案。本文在此背景下，设计了一种基于软件无线电的平台，并在此平台上实现了OFDM传输系统，

　　系统结构设计

　　目前受器件的限制，软件无线电一般都采用中频采样的结构，这样做既兼顾了软件无线电的思想，又能在目前的器件水平下搭建实际可应用的系统。本文的软件无线电平台也采用了这一结构。随着无线通信系统的发展都在朝着高速率、可移动性方向发展，因此本平台的设计也必然要适应宽带无线通信系统的要求。

　　平台结构

　　平台主要针对系统物理层中的中频和基带处理单元而设计。系统的结构如图1所示。平台由一个DSP(TMS320C6414T)、两片FPGA(Cyclone EP1C6Q240C8)、上变频芯片DUC(AD9857)、下变频芯片DDC(HSP50214B)等构成。

　　图1 平台结构图

　　根据信号处理模块和各芯片数据处理的特点，我们将各通信模块分配到不同的器件中来完成。DSP的主频很高，而且内部资源丰富，支持高级语言的编程，适合于串行的算法，用来完成协议和基带处理;FPGA配置灵活多变，虽然主频不太高，但是鉴于其并行处理能力突出，用于完成时钟分配、芯片设置、接口转换等;AD9857和HSP50214B是用于上下变频的ASIC，集成程度高，参数设置灵活，可以满足多模式的数字上下变频，数据速率变换和滤波。下面简要介绍一下平台上器件的性能。

　　器件介绍

　　● DSP

　　平台选用的DSP芯片是TI公司的TMS320C6416T芯片。该处理器属于32位定点处理器，主频1GHz，内部集成丰富的外设和接口。在指令结构上，扩展了寻址指令、位域指令、打包解包、控制转移等指令，增强了芯片的处理能力。在计算2048点的复数FFT运算时，可以在大约26 000个时钟周期内完成。

　　6416T主要包含的模块有：1)两个通用寄存器组，64个32位通用寄存器;2)8个功能单元，6个ALU(32/40b)，两个乘法器(16×16);3)一共8.256Mb的两级缓存内部存储;此外，还有图1中没有列出的Viterbi编解码协处理器(VCP)和Turbo码编解码协处理器(TCP)。VCP支持500路7.95Kb/s AMR，TCP可以处理6路2Mb/s 3GPP。