《電子技術應用》
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基于IP集成的RS碼+DQPSK系統設計
摘要: 綜上所述,基于IP系統集成的最大優點是:相對于純軟件方法:可以更好的解決速度、實時性和并行性問題,便于系統的開發。相對于純硬件方法:有著靈活性和開發周期短的優勢明顯。測試方面:通過軟件模擬和硬件仿真相結合的方法驗證系統,有較強的綜合性。
關鍵詞: SoPC IP RS碼 DQPSK
Abstract:
Key words :

1 引言

        近年來,無線通信技術得到了飛速發展,一方面,數字無線通信的新算法和新技術層出不窮;另一方面,無線通信技術的應用范圍也在不斷擴大。為了滿足無線通信技術的飛速發展,驗證新算法和新技術的正確性和可行性,通信系統的計算機模擬、仿真與驗證便顯的尤為重要。

        本文利用Matlab、Quartus II、DSP_Builder和Modelsim等軟件配置了用于系統開發與驗證的SPW(Signal Processing Workplace)環境。在Matlab的Simulink環境下,利用Altera公司開發的RS、NCO、FIR IP core以及Simulink、DSP_Builder中的一些基本模塊,快速搭建了一個RS+DQPSK的中頻調制解調系統,并加以高斯信道模擬實際通信系統,通過計算機輔助仿真得到實驗結果,最后通過USB端口將設計下載到Stratix II的FPGA開發板中進行了驗證。

        本文所述的調制解調系統具有以下特點:

       (1)系統性:系統概念突出、完整、清晰是基于IP設計的一大特點。本實驗利用RS,NCO和FIR等IP core并結合Simulink和DSP_Builder中現有的模塊,完成系統設計的基本功能。

        (2)綜合性:本實驗通過軟件來實現仿真,并運用FPGA技術加以實現。形成軟硬協同仿真的綜合實驗平臺。

        (3)靈活性:FPGA芯片數據斷電易失性和在系統可重配置性,增加了設計的自由度和靈活性,提高了設計效率和芯片資源利用率。

        ( 4) 高效性:所有算法( 編碼、調制、解調和譯碼)利用Altera公司提供的各IP core搭建,極大的縮短了算法開發與驗證時間。

2 系統總體結構和設計指標

        整個系統可以分為兩大部分:發送部分和接收部分。在發送端通過信源模塊產生數據,送入RS編碼模塊進行編碼,然后進行DQPSK調制并發送;接收端將接收到的信號進行DQPSK解調、RS解碼后輸出。系統流程圖如圖1.

                                                             圖1. 低中頻調制解調系統工作流程圖

       其中RS IP core生成編碼和解碼模塊,NCO IP core和FIR IP core聯合完成DQPSK調制和解調。系統中所有的模塊都是由Simulink和DSP_Builder庫中的模塊構成的。其中陰影部分說明該模塊采用了Altera公司的IP core。
系統的設計指標:信源速率2Mbps、系統時鐘頻率100MHz、中頻載波頻率10MHz。

3   IP core的系統集成及系統的實現

       本文通過系統給定的指標要求確定所用各個IP core的具體參數,然后確定其他輔助功能模塊的參數。IP core系統集成流程如圖2。

                                                                   圖2. IP core系統集成流程

3.1 IP core的系統集成

        A. 編解碼模塊(RS):系統采用Altera公司的RS IP core,采用(204,188)編碼,該碼字是RS(255,239)的縮短碼,其最大糾錯能力t=(n-k)/2=8??s短碼的糾錯能力不變,但是由于碼長的變短,增加了編碼的效率。
RS IP core有兩種標準的編碼模式,不同的編碼標準下可以對RS碼的碼長、碼字中包含的信息符號數、輸入輸出的比特位寬等參數進行選擇[1]。系統采用RS(204,188)進行編解碼,每個符號中包含8個bit,輸入/輸出總線寬度為8。

       B. 濾波器模塊(FIR):本試驗將FIR IP core配置成升余弦滾降濾波器對輸入的I、Q兩路信號進行成形濾波,濾波器設計的關鍵在于截止頻率(fcut)和采樣頻率(fsample)的選取[2]。

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