基于FPGA+DSP的跳频电台传输系统 动态, 技术, 价值, 军事, 能力

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关键字：FPGA   DSP   电台传输系统   TI   Xilinx  
引言
跳频技术是一种具有高抗干扰性、高抗截获能力的扩频技术。接收系统是跳频通信系统中非常重要的部分，自适应跳频技术、高速跳频技术、信道编码技术、高效调制解调技术成为近年来跳频技术发展的新动态，基于FPGA的跳频通信接收系统研究有很高的应用价值。

跳频电台就是采用了频率跳变来扩展频谱，提高抗干扰能力，在军事通信中得到了广泛的应用。基于FPGA+DSP的跳频电台传输系统的设计方案具有很好的可移植性。无线通信调制解调纷繁复杂，数码率及误码率要求也不尽相同，该传输系统还需要能够自适应地检测跳频电台的时钟信息及同步码，并进行相应的处理，以满足业务速率的接收解调。

本文系统中采用Xilinx公司的VIRTEX5 XC5VSX50T668 FPGA，该芯片具有先进的高性能逻辑架构,包含多种硬IP系统级模块，并且还支持以太网与PCI Exprees端点模块。其中RocketIO GTP收发器的设计运行速度为100 Mb/s～3.75 Gb/s，RocketIO GTX收发器的设计运行速度为150 Mb/s～6.5 Gb/s。

1 系统总体架构

该系统采取半双工形式进行工作，通过 PTT进行收/发切换。高速跳频通信系统可具体化为发送状态模型和接收状态模型。本系统的硬件设备分为两个实体，一个负责发送数据，一个负责接收数据，主要的软件工作在基带板和中频板卡上。系统总体框架图如图1所示。




基带板芯片主要包括FPGA和DSP，处理器间使用RapidIO接口交换数据，中频板主要由FPGA和AD/DA转换芯片组成，基带板和中频板通过高速SERDES传输信号数据，基带信号经过信道编码、交织、软扩频，然后添加同步头，组成特定的帧格式后，写入FPGA 的发送消息存储区，其结构图如图2所示。




从图2可以看出，在发送端，数据终端或语音终端将数字信息送入基带信号处理器（高速通用FPGA+DSP），然后DSP 对这些数字信息进行基带处理，得到数字化的基带信号并送入FPGA 进行数字中频处理（频谱上搬移过程），用数字化的方法将信号搬移中频上，数字化的中频信号再经过宽带D/A转换器转化为模拟信号，最后经由射频电路将载有信息的电磁波送入自由空间。







当接收信号到达接收端后，经过前端电路的模拟中频信号将通过宽带A/D 转换器转化为数字信号，并送入FPGA 经行中频处理（频谱下搬移过程），FPGA在把解调以后的数字基带信号送入DSP，DSP 在完成接收基带处理以后，将把信息序列送入远端的语音终端或数据终端，这样就完成了一次完整的通信过程。

对于其中的处理器，本课题选用了TI公司的DSP 芯片TMS320C6487TCI和Xilinx公司的FPGA VIRTEX5 XC5VSX50T668作为高速跳频系统实现的硬件架构载体。其中Xilinx公司的Virtex5系列采用第二代 ASMBL（高级硅片组合模块）列式架构，包含5种截然不同的平台（子系列），比此前任何 FPGA系列提供的选择范围都大，它具有运算速度高、使用灵活、功耗低等优点，可以快速地完成数字信号处理中的特殊运算。