基于OFDM的软件无线电平台设计

王莉君 李萍 徐艳

上世纪90年代发展起来的软件无线电，其重要价值在于：传统的硬件无线电通信设备只是作为无线通信的基本平台，而许多的通信功能则是由是通过构造一个通用的、可复制编程平台，使其工作频段、调制解调方式、业务种类、数据速率与格式，控制协议等都可以进行重构和控制，选用不同的软件模块就可以实现不同类型和功能的无线电台，打破了有史以来设备的通信功能的实现仅仅依赖于硬件发展的格局。本文介绍了一种基于OFDM的软件无线电平台的设计，重点介绍了基带收发处理模块的设计与实现方案。

一、总体设计方案

基于OFDM的软件无线电硬件平台由基带收发处理模块、模拟电路模块、面板接口模块、电源模块构成。

（1）面板接口模块主要完成通信系统基带收发处理模块与面板之间的信号接口，面板上的信号通过面板接口模块连至基带收发处理模块，面板接口模板硬件上是紧贴在机箱面板的前接口板。

（2）基带收发处理模块是整个系统硬件平台的控制核心和基带收发处理通道，其任务包括信道编译码、交织与去交织、组帧与拆帧、调制与解调、信号采集、同步与定时跟踪等功能，同时还控制系统协调工作。

（3）模拟电路模块主要完成系统基带信号与模拟中频的接口电路。模拟中频接口电路主要包含放大电路、混频电路、滤波电路等，主要完成以下功能：发送时完成放大功能，频合输出的模拟信号经模拟中频接口电路放大后送至RF模块；接收时将射频模块送来的中频信号与频合输出的本振信号混频，经过低通滤波后送至基带收发处理模块。

（4）RF模块：在发送时，RF模块主要完成混频、滤波、功率放大后变换到射频发送出去；在接收状态，RF模块主要完成低噪声放大，高灵敏度接收并将射频信号变换到中频送到模拟电路模块。

（5）电源模块是一个比较独立的部分，主要为各个插板提供模拟电源与数字电源。

二、基带收发处理模块设计

基带收发处理模块是整个系统硬件平台的控制核心和基带收发处理通道，为了便于系统改进与调试，系统基带的硬件平台设计基于软件无线电的设计思想。该系统可以很方便地通过算法改进，实现多种不同调制解调方法、不同纠错编码方式、不同的分集合并方式等。

基带收发处理模块包括的主要硬件单元有：DSP分析处理模块、A/D变换器、FIFO、FPGA、EPROM、晶振及其驱动电路等。同时基带收发处理模块还包括以下接口信号：与终端的数据与控制信号线接口、与面板的接口信号、与模拟电路模块的接口信号（I，Q两路的模拟信号），其组成框图如图1所示。

基带收发处理板的核心为两片DSP芯片，DSP1用于时分双工状态下系统的发处理，DSP2用于时分双工状态下系统的收处理。发送的处理流程为，终端计算机串口送来的数据经过串口驱动与电平转换器后送至FPGA，FPGA打包后送至DSP1，DSP1完成基带的信道编码、调制、交织、组帧等功能后输出，其产生的基带信号送至RF部分，在RF部分中经过混频、滤波、功率放大后发送出去。在接收端，基带处理模块由DSP与FPGA共同完成，接收过程与发送处理过程相反。接收的处理流程为：模拟电路板将输入信号混频、滤波后送至基带收发处理板的A/D，A/D采样后的数据送至FPGA并存储于FIFO。DSP2每帧读取FIFO中的数据，并对每帧数据进行处理：时频同步、解调、拆帧、解交织、合并接收、信道译码等，译码后的信息经FPGA送至终端。在整个解调过程中，DSP还要进行同步跟踪，以保证通信双方的准确同步。

三、结束语

本文介绍了一种基带OFDM的软件无线电平台的实施方案，完成了实验样机的研制，并通过样机进行了有限实验和段距离无线实现，在实验过程中，对关键技术进行了验证，为OFDM调制技术的深入研究提供了理想的硬件平台。