通信与网络中的一种基于软件无线电的通用调制器的设计和实现

摘要：介绍一种基于软件无线电的通用调制器的设计方法，给出了总体设计方案，说明了系统功能在DSP与FPGA之间的划分及系统的工作流程，关键部分的硬件实现方法和软件设计，给出了测量结果。 关键词：软件无线电 调制器 数字上变频器上世纪９０年代发展起来的软件无线电ＳＤＲ（Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｒａｄｉｏ／Ｓｏｆｔｗａｒｅ－Ｄｅｆｉｎｅｄ Ｒａｄｉｏ）的基本思想是：构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，将各种功能用软件完成。这是一种全新的思想，它一经提出就受到了广泛的重视。但是，到目前为止，各国对软件无线电的研究还非常有限。由于软件无线电实现的前提是高度数字化，而现阶段的器件水平还不能 《通信与网络中的一种基于软件无线电的通用调制器的设计和实现》 软件无线电（Software Defined Radio, SDR）是一种20世纪90年代提出的新型通信技术理念，旨在通过构建一个标准化、模块化的通用硬件平台，将传统的无线电功能，如调制、解调等，从硬件中分离出来，交给软件来完成。这一概念的提出，因其灵活性和可扩展性，引起了业界的广泛关注。然而，由于实现软件无线电需要高度的数字化和高性能的硬件支持，至今仍面临一定的技术挑战。 本文探讨了一种基于软件无线电的通用调制器的设计方法。调制器是无线通信系统中的核心组件，能够将数字信号转换为适合无线传输的模拟信号。该设计结合了数字信号处理器（DSP）和现场可编程门阵列（FPGA）的优势，实现了功能的灵活配置和高效运算。 整体设计方案中，系统由四个主要部分构成：通用DSP、FPGA、可编程数字上变频器和D/A转换器。DSP作为系统的大脑，负责处理复杂的算法和配置参数，FPGA则用于实现特定的逻辑功能。数字上变频器则将基带信号转换到射频范围，D/A转换器将数字信号转化为模拟信号，以便于无线传输。 设计中采用了分层结构，包括接口层、配置层和处理层。接口层通过DSP的主机并口与外部控制器（如PC机）交互，控制系统的运行模式。配置层由DSP执行，根据接收到的控制参数生成配置数据，然后配置给FPGA和数字上变频器。处理层由FPGA、数字上变频器和D/A转换器构成，它们在配置完成后独立工作，完成调制过程。 系统的工作流程如下：DSP在接收到主机接口中断后，启动配置过程，计算所需参数，然后写入处理层。一旦配置完成，处理层开始工作，生成I/Q信号，经过数字上变频器调制，最后由D/A转换器输出模拟信号。 硬件实现部分，选择的是TI的TMS320VC5402 DSP芯片、ALTERA的EPF10K30RC240 FPGA芯片、HARRIS的数字上变频器HSP50215以及D/A转换器HI5741。这些器件的选择考虑到了性能、兼容性和成本等因素，以实现高效且经济的解决方案。 本文介绍的通用调制器设计充分体现了软件无线电的核心理念，即通过软件实现硬件功能的可编程性，提高了通信系统的灵活性和适应性。尽管目前软件无线电技术仍有待进一步发展和完善，但这种设计方法无疑为未来无线通信系统的发展提供了新的思路和可能性。