项目布景及可行性剖析
1.项目名称、项意图首要内容及现在的发展状况
项方针题：依据软件无线电的通讯体系试验渠道
针对现在高校在通讯原理课程教育中遍及短少相应的实践环节，然后导致学生对该课程的根本原理和根本概念了解困难。因而，本项目方案规划一套通讯原理试验渠道，使学生在实践进程中加深对课程的了解。本项目规划的方针：为高校供给一套合适本科生进行通讯原理试验且价格低廉能够大面积推行的通讯原理归纳试验渠道。学习通讯原理课程的本科生能够使用本体系进行通讯试验，对课程学习中遇到的原理和概念加深了解。别的，本体系将供给一个敞开接口，能够使学生使用本体系对通讯原理进行深化的研讨，完结更杂乱的算法。
本项目为一个依据 DSP 和 FPGA 的软件无线电试验渠道。是由可编程器材 DSP 和可重构逻辑器材 FPGA 建立而成的，可供给了一个杰出的数字无线通讯环境，能够将多种调制解调算法在试验渠道上完结，并能完结多种形式之间的切换。为学生或许通过自主编程来完结通讯体系的相关功用，有助于学习和稳固相关常识。
本项目正处于需求了解和剖析阶段。结合咱们本身的学习经历以及造访相关教师，了解通讯原理课程对本试验渠道的要求，为下一阶段的概要规划供给根底。
2.项目关键技能及立异点的论说
本项目使用软件无线电的规划思维，在一套硬件体系上完结多种调制解调、信道编解码等不同通讯体系的试验。选用模块化规划办法，通过对模块的灵敏装备完结不同的通讯体系原型。
本项意图立异点首要体现在：
- 选用软件无线电的规划思维，减少了硬件开支，降低了设备本钱。其充分使用了FPGA的灵敏性和通用性来完结无线电体系的可从头编程和可重构等特色，降低了渠道建立及操作的杂乱性，较简单被学生所了解和进一步进行功用重构和拓宽。即在一个精简的渠道下即可完结软件无线电的根本概念。硬件投入小，完结较多功用。
- 选用模块化的规划办法，将一个通讯体系按信号流方向分解为几个模块，如编码模块、调制模块、波形成型模块等。即可对各模块独自进行演示和验证。也可通过对各模块的挑选，建立成不同体系的通讯体系。
- 供给敞开的接口，能够便利学生使用本试验渠道打开对通讯体系的进一步研讨。学生可规划自己的模块来代替试验渠道供给的现成模块，完结自己的主意。
3.技能老练性和可靠性论说
跟着技能的改动和使用的扩展，在软件无线电体系中选用 DSP 和 FPGA 的数字信号处理体系显现出其优越性，正愈来愈遭到人们的注重。现在通用的 DSP 已能满意算法操控结构杂乱、运算速度高、寻址方法灵敏和通讯功用强壮等需求，可是关于运算结构相对比较简单的底层信号处理算规律显现不出其长处，合适选用 FPGA 硬件来完结。因而，选用 DSP 和 FPGA 的数字信号处理体系能够把两者的长处结合在一起，统筹速度和灵敏性，既能满意底层信号处理需求，又能满意高层信号处理需求。
DSP 和 FPGA 体系最大的长处是结构灵敏，有很强的通用性，合适于模块化标准化规划，然后能够进步算法功率；一起其开发周期较短，体系简单保护和扩展，合适实时信号处理。
归纳以上剖析，本项目方案规划一套完好的依据FPGA+DSP的通讯体系试验渠道是可行的.
项目施行方案
1.方案根本功用框图及描绘
软件无线电的根本思维是：结构一个具有敞开性、标准化、模块化的通用硬件渠道，将各种功用，如作业频段、调制解调类型、数据格式、加密形式、通讯协议等用软件来完结，并使宽带 A/D和 D/A转化器尽或许接近天线，以研制出具有高度灵敏性、敞开性的新一代无线通讯体系。抱负软件无线电的组成结构如下图所示。
图一 软件无线电模型
本项目为一个依据 DSP 和 FPGA 的软件无线电试验渠道.是由可编程器材 DSP 和可重构逻辑器材 FPGA 建立而成的，可供给了一个杰出的数字无线通讯环境,能够将多种调制解调算法在试验渠道上完结，并能完结多种形式之间的切换，即通讯形式之间的可重构操作。为学生或许过自主编程来完结无线电体系的相关功用,有助于学习和稳固相关常识.
本试验渠道的硬件体系框图见下图:
图二 DSP和 FPGA 硬件体系框图
软件无线电体系中的各种信号处理算法是依据 DSP 和 FPGA 的通用硬件渠道来完结的；而在软件方面，为了以尽或许少的资源完结各种算法，咱们将各种作业形式选用一致的完结结构，其完结流程如图三和图四所示。首要信息数据接口进入 DSP 进行信源预处理，包含所需的各种编码、交错和扰码等；然后信息送 FPGA完结相位调制和 DDS 以取得所需的调制输出，接纳端经宽带 A/D 采样后的数据送 FPGA 完结数字下变频，然后数据送 DSP 完结基带码流的处理，包含同步提取、基带解谐和译码、去交错、解扰等，一起 DSP 还将相位差错信号送 FPGA 以操控DDC。因而，不同的作业形式对应的仅仅软件算法的不同。
图三 不同形式信号发送处理软件一致完结流程
图四 不同形式信号接纳处理软件一致完结流程
2. 方案施行进程中需求开发的模块
本渠道中DSP 和 FPGA 硬件体系在软件无线电中的使用，按功用区分，其模块化，标准化的硬件接口如下图所示，各功用单元的首要功用有:
- 装备数据及程序数据存储单元(SRAM、EPROM);
- 数字信号处理单元(DSP);
- 装备硬件单元(FPGA);
- 数据接口单元(高速 AD、DA、滤波器);
- 数字接口单元;
- 操控接口单元.
DSP 和 FPGA试验渠道软件部分,即试验渠道中信号处理模块的算法,是依据详细的调制解调方法来确认的，因为本体系选用通用的可编程硬件渠道完结，要增加新的信号处理方法而无须改动体系的硬件结构，只要将软件算法从头下载到硬件体系中即可；一起操控逻辑也能够通过编写软件的方法来完结，体系的操控十分自在。这些都充分体现了软件无线电体系特有的灵敏性。
QPSK 和 MSK 是现在使用十分广泛、具有典型代表性的两种调制解调方法，下面以这两种形式来评论是如安在 DSP 和 FPGA 试验渠道上完结的。
- QPSK在 DSP 和 FPGA 试验渠道上完结的框图如下图所示。
(a) QPSK调制
(b) QPSK解调
图五 QPSK调制解调原理框图
QPSK 首要作业进程如下：在发送端，二进制信息流首要进行串并转化，分红 I、Q两路，完结信息编码和相位映射，将信息映射到 QPSK相应的信号星座点上去，然后 I(t)和 Q(t)别离进入乘法器，与载波发生器输出的彼此正交两路载波相乘，完结两个支路的 BPSK 调制，再将这两支路送入加法器相加，完结 QPSK 调制进程；在接纳端，已调的 QPSK 信号通过 A/D 采样后，送入乘法器进行相干解调，然后将信号送入两个低通滤波器，滤掉高频重量，滤出所需求的基带信号，接着对基带信号进行采样判定和并串转化，终究得到解调后康复的信息码流。
(2) MSK在 DSP 和 FPGA 试验渠道上完结的框图如下图所示。
(a) MSK 调制
(b) MSK 解调
图六 MSK 调制解调原理框图
MSK 的作业进程如下: 在发送端，串并转化后的二路并行双极性不归零码，彼此间错开一个码元宽度 T，然后别离与周期为 4T 的正弦波和余弦波相乘进行脉冲整形，终究和 QPSK 相同调制输出，这样就确保了 MSK 信号是包络稳定、相位接连和调制指数（0.5）最小的正交信号；在接纳端，MSK 信号选用相干解调方法，这时可将 MSK 信号看成是选用正弦脉冲加权的 OQPSK 信号，相同分红两路来康复信息，如图六（b）所示。
因为咱们选用一致的硬件渠道，软件方面选用相同的完结流程，因而，模块功用的切换仅对应于 DSP 中相关算法软件的切换，这使模块的功用多样化成为或许。
以上是预期方案中完结的根本模块，在规划的完结进程中或许依照实际需求还要暂时增加一些需求模块以及需求用到一些衔接各模块之间的衔接和操控模块。
3.需求的开发渠道
依据方案能够看出，本体系是用于大规模的数字信号处理，所以对FPGA的功用和资源的要求比较高，并且一起还需求高功用的A/D、D/A。所以现在咱们暂时选定Spartan 3E初级板作为咱们的试验渠道,以及相关开发环境ISE软件及相关顺便仿真开发软件。
4.体系终究要到达的功用指标
本项目预期完结从硬件和软件两方面建立了完好的依据 DSP 和 FPGA 的软件无线电渠道，使其能够完结不同调制方法通讯,完结多形式数字调制解调的硬件完结结构、软件完结结构和不同形式之间的切换等,使渠道能够充分体现了软件无线电体系的灵敏性、敞开性和兼容性等特色。
