3 / 37
1、技术论文：基于 FPGA 的无线图像传输系统硬
件设计与实现
摘 要
针 对 图 像 传 输 过 程 中 的 多 路 径 、非 通 视 和 高 速 移 动 等 特 点 ，提 出 了 一 种 FPGA
+ W5300 架 构 的 C0FDM 无 线 图像 传 输 系 统 ，实 现 图 像 的 无 线 发 射 和 接 收 。该 架 构 中
采 用 Xilinx 公 司 Spartan-6 系 列 的 XC6SLX150 FPGA 作 为 主 控 芯 片 ，用于 实 现 C0FDM 数 字 调 制 、
射 频 芯 片 的 配 置 ，同 时 为 A /D 转 换 器 和 D /A 转 换 器 提 供 工 作 时 钟 。采 用 W5300 硬 件
TCP/IP 协议 栈 通 过 网 络 进 行 数 字 信 号 的 传 输 ，提 高 数 据 的 传 输 速 率 ，外 加 ADL5385、
LT5506 等 上 下 变 频 芯 片 及 其 相 关 外 设 电 路 ，最终 实 现 一 个 收 发 一 体 、发 射 频 率 可
设 、高 灵 敏 度 的 无 线 图 像 传 输 系 统 硬 件 平 台 。测 试 结 果 表 明 ，该 硬 件 平 台 能 够 实
现 图 像的 无 线 传 输 ，具 有 良 好 的 抗 多 径 和 高 动 态 性 能 。
引言
无线图像传输在民用和军事应用范围都发挥着十分关键的作用，从一般的无线视频监控到智能机器人和空中
无人机等，无线图像传输都是其中十分重要的关键技术[1]。随着分辨 率 日 益 提 高 ，视频和图像的数据量与日
俱增，在有限的频谱资源中是很难进行直接传输的 。一 般在进人无线信道之前都需要将传输的数据进行视频和图
像数据的压缩编码。然 而 ，这些视频和图像数据在压缩编码之后对于无线信道中所引人的误码十分敏感，很难在
时变的无线 衰 落 信 道 中 进 行 高 速 率 高 可 靠 性 传 输 [2]。而正交频分复用（O FDM) 多 载 波 调 制
技 术 ，具有频谱利用率高、抗干扰能力强、对抗多径及均衡器简单等优点 ，非常适合上述高速率数据的传输[3]。
基于以上优 点 ，提 出 了 一 种 基 于 F P G A + W5 3 0 0 的 C O FD M 无线图像传输系统硬件平台的设计方
案[4]
1 整体架构设计
COFDM 无线图像传输系统，主 要 包 括 发 射 、接收和数据传输三大部分，其中发射和接收部分又可
分为射频前端模拟信号的处理，以 及 FPGA 实现基带 部 分 对 数 字 信 号 的 COFDM 的 调 制 解 调 ，而衔
接这 2 部 分 的 桥 梁 通 过 ADC 和 DAC 来 实 现。 FPGA 调 制 和 解 调 的 数 据 传 输 通 过 硬 件
TCP/IP 协议栈 W5300 来 实 现 ，大大提高了数据传输的速率 0 由此设计的系统整体框图如图 1 所 示 。
2
基带单元的设计在无线图像传输系统中，由 于 FPGA 的极强并行 处 理能力[5]，因 而 可 以 对 数 字 信 号 进
行 实 时 处理 ，同时，由于它可以通过面向芯片结构的软件编程来实现其相对应的功能，具有很强的灵活性，并
且开发成本相对较低，所 以 选 用 FPGA 实现基带数字信号处理是完全可行的。本 设 计 中 选 择 Xilinx 公司的
sPartan6 系 列 FPGA 作 为 基 带 处 理 单 元 [6]，系统框图 如 图 2 所 示 。
