基于DSP+FPGA的軟件無線電平臺的設計（2）
OFDM（orthogonal frequency division multiplexing，正交頻分復用）是一種具有多種優點的傳輸系統，目前已經有很多應用，而且隨著第四代（4G）無線通信系統的研究進入實質性階段，OFDM極有可能成為4G中的傳輸方案。本文在此背景下，設計了一種基于軟件無線電的平臺，并在此平臺上實現了OFDM傳輸系統，
OFDM收發信機的實現
OFDM技術是當前的熱門技術之一，與傳統的傳輸技術相比，OFDM具有：
1）降低了子載波的數據速率，減小了無線信道引起的ISI，有效的降低了多徑干擾；
2）采用若干相互正交的子載波，頻譜有重疊，最大限度地提高頻譜效率；
3）采用IFFT和FFT進行調制和解調，硬件實現簡單；
所以，盡管存在峰均比較高以及對頻偏敏感等問題，OFDM仍然不失為一種性能優良的傳輸方式。目前采用了OFDM的標準主要有數字音頻廣播（DAB）、數字視頻廣播（DVB）、歐洲無線局域網Magic WAND、802.11、非對稱數字用戶線（ADSL）等。為此，我們在本平臺上實現了OFDM的收發信機。
OFDM系統采用了如下的基帶和中頻結構，如圖2所示。圖2中，音頻編碼采用了G.729標準，加擾采用了9位的反饋移位寄存器產生的偽隨機序列，壓擴部分為μ律壓擴變換，其中μ=3。
另外，系統子載波個數為2048，載波間隔1kHz，中頻40.96MHz。圖中的結構幾乎包括了所有 OFDM系統應有的處理單元，具有一定的代表性，在此基礎上經過必要的參數修改，可以演變出絕大多數標準的系統。為了便于接收端的同步處理，在幀結構上采用了類似DAB的結構，每幀76個符號，其中第一個符號為空符號，第二個符號為固定的相位參考符號。
圖2 OFDM系統框圖
通過對各模塊功能的分析，并結合本平臺上各器件的特點，對各模塊的實現在平臺上進行分配。圖3顯示了這種分配方式。
圖3 OFDM系統處理流程
數據接口方面，發射端DSP將經過基帶處理以后成幀的信號通過EMIF接口發送到FPGA的FIFO中緩存，然后數據進入數字上變頻器，進行40.96MHz的上變頻，上變頻后的數據經過4倍固定內插和CIC的24倍內插后經過D/A輸出，形成OFDM中頻信號。如圖4所示。
圖4 OFDM中頻信號頻譜儀截圖
接收端對中頻信號以32.768MHz進行帶通采樣，數字下變頻器對采樣后8.192MHz的鏡像頻率進行數字下變頻，之后對信號進行16 倍的抽取，使信號速率下降到2M，HSP50214采用并行直接輸出的模式，分兩路分別輸出16b的IQ兩路數據，FPGA通過并串轉換，將數據通過 MCBSP送入DSP進行同步處理和基帶處理，得到原發送信息。
基于DSP、FPGA以及ASIC的軟件無線電平臺，并在該試驗平臺上完成了OFDM系統的基帶和中頻設計，并且經過了實際的驗證，系統運行情況良好，有效地支持多種通信模式，是一種應用廣泛的軟件無線電平臺。更多有關軟件無線電平臺設計的內容請讀者閱讀：基于DSP+FPGA的軟件無線電平臺的設計（1）
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