基于FPGA的软件无线电平台设计

　　1.4 CPU控制单元

Virtex-4FX系列FPGA集成了运行速度高达450 MHz的双32位嵌入式PowerPC，每个处理器可提供超过700 DhrySTone MIPS的性能，是普通FPGA中处理器性能的三倍。两个完全集成的UNH认证的10/100/1000 Ethernet MAC进一步提升了Virtex-4FX处理平台的性能，从而提高了FPGA资源的可用性。本系统以PowerPC作为该系统的指令处理和控制单元，可以避免纯硬件设计复杂，通用性差和不容 易协调控制的缺点。PowerPC是本系统SoPC架构的核心组成部分，担负算法实现和中央控制两部分任务。Virtex-4FX内部有大量乘法器可供调用，能够充分满足各种数字信号处理要求;

　　PowerPC与前文提到用Verilog-HDL 设计的DSP模块连接，使整个系统具有实时动态信号的处理能力。PowerPC作为控制器的状态流程如图3所示。

　　2 FSK设计实例及仿真结果

　　在现代通信中，调制器的载波信号几乎都是正弦信号，数字基带信号通过调制器改变正弦载波频率，产生移频键控(FSK)信号。FSK时域表达式为

　　用本系统实现FSK调制结构框图如图4所示，用Verilog-HDL语言编写实现的FSK调制模块，相对于传统软件无线电的实现方式，省去了读取指令周期的时间，总运算时间缩短了一半。FSK调制的ModelSim波形仿真结果如图5所示。

　　3 结论

　　改进的基于FPGA的嵌入式软件无 线电系统，可更好地满足通信、雷达、数字电视等高科技领域对信号处理实时性的要求。运用软件无线电和SoPC技术，极大的提高了系统动态实时信号的处理能 力。在节约资源方面，以节省芯片数量计算，该系统相对于目前常规系统，节省功耗和体积可达30%以上。40MHZ时钟频率, 12bit精度，80dB无寄生动态范围，该系统可以应用于Cellular / PCS基站，多通道多模式接收机，GPS抗干扰接收机，相控阵接收机，频谱分析，3G无线通信等领域。