基于FPGA的軟件無(wú)線電平臺(tái)設(shè)計(jì)

　　1.4 CPU控制單元

　　Virtex-4 FX系列FPGA集成了運(yùn)行速度高達(dá)450 MHz的雙32位嵌入式PowerPC，每個(gè)處理器可提供超過(guò)700 DhrySTone MIPS的性能，是普通FPGA中處理器性能的三倍。兩個(gè)完全集成的UNH認(rèn)證的10/100/1000 Ethernet MAC進(jìn)一步提升了Virtex-4 FX處理平臺(tái)的性能，從而提高了FPGA資源的可用性。本系統(tǒng)以PowerPC作為該系統(tǒng)的指令處理和控制單元，可以避免純硬件設(shè)計(jì)復(fù)雜，通用性差和不容 易協(xié)調(diào)控制的缺點(diǎn)。PowerPC是本系統(tǒng)SoPC架構(gòu)的核心組成部分，擔(dān)負(fù)算法實(shí)現(xiàn)和中央控制兩部分任務(wù)。Virtex-4 FX內(nèi)部有大量乘法器可供調(diào)用，能夠充分滿足各種數(shù)字信號(hào)處理要求;

　　PowerPC與前文提到用Verilog-HDL 設(shè)計(jì)的DSP模塊連接，使整個(gè)系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信號(hào)的處理能力。PowerPC作為控制器的狀態(tài)流程如圖3所示。

　　2 FSK設(shè)計(jì)實(shí)例及仿真結(jié)果

　　在現(xiàn)代通信中，調(diào)制器的載波信號(hào)幾乎都是正弦信號(hào)，數(shù)字基帶信號(hào)通過(guò)調(diào)制器改變正弦載波頻率，產(chǎn)生移頻鍵控(FSK)信號(hào)。FSK時(shí)域表達(dá)式為

　　用本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)FSK調(diào)制結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示，用Verilog-HDL語(yǔ)言編寫實(shí)現(xiàn)的FSK調(diào)制模塊，相對(duì)于傳統(tǒng)軟件無(wú)線電的實(shí)現(xiàn)方式，省去了讀取指令周期的時(shí)間，總運(yùn)算時(shí)間縮短了一半。FSK調(diào)制的ModelSim波形仿真結(jié)果如圖5所示。

　　3 結(jié)論

　　改進(jìn)的基于FPGA的嵌入式軟件無(wú) 線電系統(tǒng)，可更好地滿足通信、雷達(dá)、數(shù)字電視等高科技領(lǐng)域?qū)π盘?hào)處理實(shí)時(shí)性的要求。運(yùn)用軟件無(wú)線電和SoPC技術(shù)，極大的提高了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)信號(hào)的處理能 力。在節(jié)約資源方面，以節(jié)省芯片數(shù)量計(jì)算，該系統(tǒng)相對(duì)于目前常規(guī)系統(tǒng)，節(jié)省功耗和體積可達(dá)30%以上。40MHZ時(shí)鐘頻率, 12bit精度，80dB無(wú)寄生動(dòng)態(tài)范圍，該系統(tǒng)可以應(yīng)用于Cellular / PCS基站，多通道多模式接收機(jī)，GPS抗干擾接收機(jī)，相控陣接收機(jī)，頻譜分析，3G無(wú)線通信等領(lǐng)域。