基于SoPC和CORDIC算法的通用調(diào)制解調(diào)器

　　3 基于SoPC的通用調(diào)制解調(diào)器

　　軟件無(wú)線電要求在通用硬件平臺(tái)上通過(guò)運(yùn)行不同軟件實(shí)現(xiàn)多種調(diào)制解調(diào)方式，這就要求為信號(hào)的調(diào)制及解調(diào)建立通用模型。當(dāng)代無(wú)線通信中，理論上各種通信信號(hào)都可采用正交調(diào)制方法加以實(shí)現(xiàn)，所以，采用正交調(diào)制可以建立統(tǒng)一的模型，適用于軟件無(wú)線電實(shí)現(xiàn)。

　　實(shí)現(xiàn)通用調(diào)制器的有效解決方案就是采用CORDIC算法圈。CORDIC算法用在旋轉(zhuǎn)模式中實(shí)現(xiàn)(R，θ)→(X，Y)的坐標(biāo)變換。圖2給出采用CORDIC算法的AM、PM和FM信號(hào)的完整調(diào)制器。

　　要實(shí)現(xiàn)幅度調(diào)制，需將信號(hào)A(t)直接連接CORDIC的半徑R輸入。通常旋轉(zhuǎn)模式中的CORDIC算法隨半徑增加。這與放大器增益變化相符。無(wú)需在AM方案中考慮。倘若不希望線性增加半徑(因子是1.646 8)，則可以使用一個(gè)常系數(shù)(1／1.646 8)乘法器進(jìn)行平衡。傳輸信號(hào)的相位θ=2πf0t+△φ(t)。若生成FM信號(hào)，用△f代替f0，或用累加器計(jì)算2π△ft。對(duì)于PM信號(hào)，則需在信號(hào)相位上增加偏移量△φ(t)。這些相位信號(hào)相加作為CORDIC處理器的角輸入z或θ。CORDIC旋轉(zhuǎn)引擎設(shè)計(jì)如圖3所示，采用DSP Builder設(shè)計(jì)，可同時(shí)輸出兩路正交的正余弦信號(hào)。

　　數(shù)字下變頻接收來(lái)自A／D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)，經(jīng)正交數(shù)字變換與低通濾波后得到基帶信號(hào)，即分成I，Q兩路的同相分量與正交分量。與信號(hào)調(diào)制一樣，解調(diào)也是通過(guò)幅度、頻率、相位中的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)提取信息。那么通用解調(diào)器必須先從數(shù)字下變頻后的I，Q兩路基帶信號(hào)中計(jì)算出幅度A(n)和相位? (n)，再通過(guò)相位計(jì)算出頻率f(n)，最后通過(guò)幅度、頻率、相位信息解調(diào)出信息比特流。

　　圖4為一個(gè)基于SoPC的通用解調(diào)器的設(shè)計(jì)方案。解調(diào)器包含2個(gè)CORDIC模塊、3個(gè)FIFO(先進(jìn)先出)模塊和2個(gè)RISC(精簡(jiǎn)指令)CPU模塊。其中CORDICl完成頻偏補(bǔ)償；CORDIC2具有相位校正和鑒幅與鑒相兩個(gè)功能；RISC CPU1用于判斷符號(hào)；RISC CPU2用于頻偏估計(jì)、相偏估計(jì)、位同步以及幅度判決門限的估計(jì)。CORDIC模塊通過(guò)硬件描述語(yǔ)言(HDL)編程實(shí)現(xiàn)，CPU則通過(guò)SoPC BUILDER定制NIOS軟核CPU，整個(gè)系統(tǒng)在可編程的FPGA上實(shí)現(xiàn)。