基于SoPC和CORDIC算法的通用调制解调器

3 基于SoPC的通用调制解调器

　　软件无线电要求在通用硬件平台上通过运行不同软件实现多种调制解调方式，这就要求为信号的调制及解调建立通用模型。当代无线通信中，理论上各种通信信号都可采用正交调制方法加以实现，所以，采用正交调制可以建立统一的模型，适用于软件无线电实现。

　　实现通用调制器的有效解决方案就是采用CORDIC算法圈。CORDIC算法用在旋转模式中实现(R，θ)→(X，Y)的坐标变换。图2给出采用CORDIC算法的AM、PM和FM信号的完整调制器。

　　要实现幅度调制，需将信号A(t)直接连接CORDIC的半径R输入。通常旋转模式中的CORDIC算法随半径增加。这与放大器增益变化相符。无需在AM方案中考虑。倘若不希望线性增加半径(因子是1.646 8)，则可以使用一个常系数(1／1.646 8)乘法器进行平衡。传输信号的相位θ=2πf0t+△φ(t)。若生成FM信号，用△f代替f0，或用累加器计算2π△ft。对于PM信号，则需在信号相位上增加偏移量△φ(t)。这些相位信号相加作为CORDIC处理器的角输入z或θ。CORDIC旋转引擎设计如图3所示，采用DSP Builder设计，可同时输出两路正交的正余弦信号。

　　数字下变频接收来自A／D转换器的数据，经正交数字变换与低通滤波后得到基带信号，即分成I，Q两路的同相分量与正交分量。与信号调制一样，解调也是通过幅度、频率、相位中的一个或多个参数提取信息。那么通用解调器必须先从数字下变频后的I，Q两路基带信号中计算出幅度A(n)和相位ϕ (n)，再通过相位计算出频率f(n)，最后通过幅度、频率、相位信息解调出信息比特流。

　　图4为一个基于SoPC的通用解调器的设计方案。解调器包含2个CORDIC模块、3个FIFO(先进先出)模块和2个RISC(精简指令)CPU模块。其中CORDICl完成频偏补偿；CORDIC2具有相位校正和鉴幅与鉴相两个功能；RISC CPU1用于判断符号；RISC CPU2用于频偏估计、相偏估计、位同步以及幅度判决门限的估计。CORDIC模块通过硬件描述语言(HDL)编程实现，CPU则通过SoPC BUILDER定制NIOS软核CPU，整个系统在可编程的FPGA上实现。