基于FPGA的軟件無線電平臺設計

　　1.4 CPU控制單元

　　Virtex-4 FX系列FPGA集成了運行速度高達450 MHz的雙32位嵌入式PowerPC，每個處理器可提供超過700 DhrySTone MIPS的性能，是普通FPGA中處理器性能的三倍。兩個完全集成的UNH認證的10/100/1000 Ethernet MAC進一步提升了Virtex-4 FX處理平臺的性能，從而提高了FPGA資源的可用性。本系統以PowerPC作為該系統的指令處理和控制單元，可以避免純硬件設計復雜，通用性差和不容 易協調控制的缺點。PowerPC是本系統SoPC架構的核心組成部分，擔負算法實現和中央控制兩部分任務。Virtex-4 FX內部有大量乘法器可供調用，能夠充分滿足各種數字信號處理要求;

　　PowerPC與前文提到用Verilog-HDL 設計的DSP模塊連接，使整個系統具有實時動態信號的處理能力。PowerPC作為控制器的狀態流程如圖3所示。

　　2 FSK設計實例及仿真結果

　　在現代通信中，調制器的載波信號幾乎都是正弦信號，數字基帶信號通過調制器改變正弦載波頻率，產生移頻鍵控(FSK)信號。FSK時域表達式為

　　用本系統實現FSK調制結構框圖如圖4所示，用Verilog-HDL語言編寫實現的FSK調制模塊，相對于傳統軟件無線電的實現方式，省去了讀取指令周期的時間，總運算時間縮短了一半。FSK調制的ModelSim波形仿真結果如圖5所示。

　　3 結論

　　改進的基于FPGA的嵌入式軟件無 線電系統，可更好地滿足通信、雷達、數字電視等高科技領域對信號處理實時性的要求。運用軟件無線電和SoPC技術，極大的提高了系統動態實時信號的處理能 力。在節約資源方面，以節省芯片數量計算，該系統相對于目前常規系統，節省功耗和體積可達30%以上。40MHZ時鐘頻率, 12bit精度，80dB無寄生動態范圍，該系統可以應用于Cellular / PCS基站，多通道多模式接收機，GPS抗干擾接收機，相控陣接收機，頻譜分析，3G無線通信等領域。