基于FPGA的軟件無線電調制器設計與實現(xiàn)

0 引言
軟件無線電是在無線通信領域提出的一種新的通信系統(tǒng)體系結構，其核心思想是以開放性、標準化、模塊化的硬件為通用平臺，通過在平臺加載不同軟件來實現(xiàn)對工作頻段、調制解調、信道多址方式等無線功能的靈活配置。而調制解調技術是軟件無線電的主要組成部分。直接數(shù)字合成技術(DDS)具有較高的頻率分辨率，可實現(xiàn)快速的頻率切換，能夠保持相位的連續(xù)性，很容易實現(xiàn)幅度、頻率和相位的數(shù)控調制。目前，軟件無線電調制技術多采用具有調制功能的專用芯片或可編程器件和專用芯片相結合的方法實現(xiàn)，靈活性并不是很強。
基于此，本系統(tǒng)在分析數(shù)字調制技術和DDS原理的基礎上，詳述了一種基于FPGA的DSP技術和DDS技術的適合于軟件無線電使用的可控數(shù)字調制器的設計過程，并在系統(tǒng)中進行了功能驗證。此調制器以FPGA硬件平臺為核心，可實現(xiàn)ASK，F(xiàn)SK，PSK，QAM等調制方式，靈活性強。

1 數(shù)字調制和DDS基本概述
在數(shù)字通信系統(tǒng)中，為了使數(shù)字信號能在帶限信道中傳輸，就必須將編碼后的信號進行數(shù)字調制。在此，主要分析和實現(xiàn)二進制單極性不歸零碼的鍵控調制。常見的二進制調制方式有ASK，F(xiàn)SK，PSK，QAM等。
直接數(shù)字合成(DDS)器具有數(shù)控頻率合成的功能，它以數(shù)控振蕩器的方式產生頻率、相位和幅度可控的正弦波，電路主要由相位累加器、相位調制器、正弦ROM查找表、系統(tǒng)時鐘、D／A、LPF等組成。本文中用DDS產生的正弦波作為載波，具有精確、靈活、便于集成等優(yōu)點。DDS原理基本結構圖如圖1所示。

使用DDS結構易實現(xiàn)頻率調制、相位調制和幅度調制，以DDS作為載波信號發(fā)生部分，具有頻率穩(wěn)定度高，頻率轉換速度快，輸出帶寬寬，頻率分辨率高等特點。

2 基于FPGA的調制器的具體設計
該設計借助QuartusⅡ7．2和Matlab／DSP Builder 7．2開發(fā)環(huán)境，在FPGA硬件平臺上實現(xiàn)，最大限度的實現(xiàn)了集成化。圖2是該設計的FPGA系統(tǒng)原理框圖，數(shù)字功能模塊全部集成在一片F(xiàn)PGA上，實現(xiàn)了SoPC的設計思想。