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基于高速传输技术的0FDM系统设计
2007年10月16日 14:49    C114    评论()    阅读:
作 者:单片机及嵌入式系统应用 西安电子科技大学 刘鹏 赵林靖 吕卓

    OFDM调制解调与常规调制解调相比,所需的运算量大,尤其是当系统选用的子载波个数多时,仅在发射端的IFFT变换和接收端的FFT变换所需的时间就很长。通常使用FPGA和高速的DSP解决该问题。由于在接收端还要完成信号突发检测、同步和频偏校正等数字信号处理,所以接收端对实时性要求更高。在该系统中,使用FPGA完成信号的突发检测和定时,DSP完成FFT/IFFT变换和QAM/QPSK调制解调。

    本系统丰要由4部分组成:DSP、FPGA、正交数字上变频器(QuadratureDigitalUpconverter)、正交数字下变频器(QuadratureDigital Downconverter)。系统硬件结构如图2所示。图中,D表示数据总线,A表示地址总线,C表示控制总线,L表示链路口数据线,字母后面的数字表示总线的位数。50 MHz晶振为两片DSP及FPGA提供时钟信号,32.768 MHz高稳定度品振为AD9857和AD6654提供高质最的时钟信号。复位芯片MAX6708控制DSP、FPGA、AD9857、AD6654和STl6C550的复位。

    DSP完成QAM或QPSK的调制解调和FFT/IFFT变换。系统所使用的DSP是ADI公司的TigersharcTSlOl。该DSP具有以下特性:最高工作频率为300MHz,3.3ns指令周期;6MB片内SRAM;2个计算模块,每个模块都有1个ALU、1个乘法器、1个移位寄存器和1个寄存器组;2个整型ALU,用来提供寻址和指针操作;14个DMA控制器;1149.1IEEEJTAG口。对于0FDM基带处理,该DSP最大的特点是:进行256点的复数FFT变换,仅需3.67μs。

    正交数字上变频器采用ADI公司的AD9857。AD9857最高工作频率为200MHz,输出中频频率范围为0~80MHz;内部集成半带滤波器、CIC(CascadedIntegratorCornb)滤波器,反SINC滤波器和高速的14位数/模转换器,其核心是一个相位连续的直接数字频率合成器DDS(Direct Digital Synthesizcr)。在该方案中,AD9857工作在正交调制模式,其32位频率控制字使输出频率的最高精确度为:SYSCLK(系统时钟)除以2。

    正交数字下变频器采用ADI公司的AD6654。AD6654内部集成了一个14位、92.16Msps的模/数转换器和4/6通道的数字下变频器。每个通道可独立配置。数字下变频内部集成了频率变换器、可编程级联梳状滤波器(CIC)、2个滤波器组和数字自动增益控制。其中:频率变换是通过32位数控振荡器实现的;CIC实现1~32倍的抽取;2个滤波器组包括FIR滤波器和2倍抽取的半带滤波器。输入的中频模拟信号经过ADC和频率变换后,使用滤波器组进行滤波和抽取,最后并行输出正交基带数字信号,输入中频信号频率最高可到200MHz,此时,使用欠采样技术。

    3 参数设计及调制信号波形

    作者采用PCB八层板设计,实现了该系统的硬件平台,并在此平台基础上实现了高速OFDM传输和常规单载波调制解调,形成了一个通用宽带高速调制解调平台。设计的目的是要在该平台上实现现有的全部物理层的算法,特别是实现实时OFDM传输系统。对OFDM系统提出的指标要求如表l所列。

    图3给出了32路子载波OFDM在上述参数设计下的已调信号波形(见图3(a))及其功率谱(见图3(b))。图中子载波调制方式为QPSK,码兀频率为中频频率36.864另外,数字调制方式的码元频率可达2MHz(即对于四相调制,比特速率可达4Mbp;对于32QAM调制,比特速率可达10Mbps),且子载波调制方式、比特(或码元)速率、输出中频均可调。

[1]  [2]  [3]  编 辑:张翀
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