超寬帶（UWB）定位系統(tǒng)發(fā)射機(jī)基帶的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，功能模塊分解、硬件實(shí)現(xiàn)

4.1.4信道編碼

在MB-OFDM-UWB系統(tǒng)中根據(jù)不同的碼率有不同的編碼方式，卷積編碼模塊根據(jù)MCU模塊輸出的碼率控制信號RATE來控制編碼方式，系統(tǒng)中涉及到兩種碼率進(jìn)行卷積編碼，1/2碼率編碼和3/4碼率編碼，因此在實(shí)現(xiàn)方式上采用約束長度為7，碼率為1/2的卷積編碼器，這樣1/2碼率可以直接由卷積編碼器生成，3/4碼率可以在1/2碼率卷積編碼的基礎(chǔ)上進(jìn)刪余操作得到。

1/2碼率的卷積編碼生成多項(xiàng)式是

（4-1）

（4-2）

可以使用移位寄存器來實(shí)現(xiàn)，將卷積編碼輸出放入緩存，然后根據(jù)控制信號，選擇卷積碼輸出時(shí)鐘將刪余后數(shù)據(jù)輸出或直接輸出。

圖4.11 信道編碼模塊框圖

對工程文件進(jìn)行綜合、布局布線后仿真，得到如圖4.12所示結(jié)果。

圖4.12 信道編碼模塊仿真結(jié)果

其中 RATE是待處理數(shù)據(jù)傳輸速率，跟據(jù)它來選擇不同的速率編碼，當(dāng)RATE=5’b00111時(shí)，表示當(dāng)前為3/4碼率編碼，輸出時(shí)鐘是輸入時(shí)鐘的4/3倍。

使用ChipScope觀測得到結(jié)果如圖4.13所示。通過仿真結(jié)果和在線測試結(jié)果的對比，可以驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。

圖4.13 信道編碼在線測試結(jié)果

4.1.5交織

在交織模塊中，使用雙口塊RAM對數(shù)據(jù)進(jìn)行分組交織，在硬件實(shí)現(xiàn)上，本文使用Xilinx公司提供的IP核 Dual Port Block Memory 5.0來實(shí)現(xiàn)雙口塊RAM功能，模塊框圖如圖4.14所示

圖4.14 Dual Port Block Memory模塊框圖

Dual Port Block Memory 5.0 IP核具有兩套完全獨(dú)立的數(shù)據(jù)線、地址線、和讀寫控制線，并允許兩個(gè)系統(tǒng)同時(shí)對其進(jìn)行隨機(jī)性的訪問。

圖4.15 交織模塊框圖

對工程文件進(jìn)行綜合、布局布線后仿真，得到如圖4.16所示結(jié)果。

圖4.16 信道編碼模塊仿真結(jié)果

使用Chipscope添加觀察信號采樣時(shí)鐘、觸發(fā)信號和待觀察信號，重新綜合、布局布線生成bit文件，下載到目標(biāo)板后用ChipScope進(jìn)行在線測試，得到觀測結(jié)果如圖4.17所示。通過仿真結(jié)果和在線測試結(jié)果的對比，可以驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。

圖4.17 信道編碼模塊在線測試結(jié)果

4.1.6QPSK調(diào)制

在MB-OFDM-UWB系統(tǒng)中，在進(jìn)行IFFT之前要對數(shù)據(jù)做QPSK調(diào)制，即將編碼和交織過后的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列映射到復(fù)數(shù)星座上，其本質(zhì)就是將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)輸出。程序?qū)崿F(xiàn)時(shí)，將串行輸入數(shù)據(jù)存入一個(gè)兩位的緩存中，再根據(jù)緩存中的值進(jìn)行映射。映射后的數(shù)據(jù)格式為8位：一位符號位，一位整數(shù)位，六位小數(shù)為，負(fù)數(shù)用補(bǔ)碼表示，主要代碼如下：

對工程文件進(jìn)行綜合、布局布線后仿真，得到如圖4.19所示結(jié)果。與使用ChipScope進(jìn)行在線測試結(jié)果相比較，結(jié)果完全相同，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。

圖4.19 QPSK模塊仿真結(jié)果

圖4.20 QPSK模塊在線測試結(jié)果