摘要： 本文以软件无线电理论为指导，以π/4 DQPSK调制为特例，重点介绍了软件无线电发射机数字信号处理部分在FPGA上的实现，主要包括数据映射、成形滤波、CIC插值滤波和NCO等。在设计上使用了基于多相滤波和单MAC的成形滤波器及高效CIC插值滤波器，使性能和资源占用率获得了较好的突破。与专用芯片相比，用FPGA实现的软件无线电发射机更具灵活性。
关键词： 软件无线电 发射机 π/4 DQPSK调制 现场可编程门阵列 多相滤波
一、引言
软件无线电是近几年在无线通信领域提出的一种新的通信系统体系结构，其基本思想是以开发性、可扩展、结构最简的硬件为通用平台，把尽可能多的通信功能用可升级、可替换的软件来实现。这一新概念一经提出，就得到了全世界无线电领域的广泛关注。由于它所具有的灵活性、开放性等特点，不仅在军、民无线通信中获得了应用，而且还被推广到其它领域。
FPGA (现场可编程门阵列) 是上世纪80年代中期出现的一类新型可编程器件。应用FPGA设计功能电路时，可以让人们的思路从传统的以单片机或DSP芯片为核心的系统集成型转向单一专用芯片型设计。FPGA技术的发展使单个芯片上集成的逻辑门数目越来越多，实现的功能越来越复杂，人们通过硬件编程设计和研制ASIC，可以极大地提高芯片的研制效率，降低开发费用。
基于上述优点，用FPGA实现软件无线电发射机，不仅降低了产品成本，减小了设备体积，满足了系统的需要，而且比专用芯片具有更大的灵活性和可控性。在资源允许下，还可以实现多路调制，并能对每一路发射信号的幅度和相位进行细调，这也是实现3G智能波束跟踪算法的基础。
本文在设计上使用了基于多相滤波和单MAC的成形滤波器和高效CIC插值滤波器，充分考虑了性能和资源占用率的关系，并用MATLAB仿真出各模块最佳的输入输出位数，从而实现了资源占用最少而性能最佳的目的。整个设计利用安立公司的PHS专用测试仪MT8801C对其频谱、眼图、星座图和其它各项发射指标进行测试，均达到或超过专用TSP芯片AD6623的效果。
4.NCO的FPGA实现
图2中的NCO实际上是一个10.8M载波产生器。用38.4M的时钟来分别采样10.8M的余弦波和反正弦波得到离散值 cos (2π×10.8n/38.4)和-sin(2π×10.8n/38.4)，其中n为非负整数，可以看出这些值具有周期性，周期为32。我们把cos(2π×10.8n/38.4)和-sin(2π×10.8n/38.4)(0≤n≤31)这32个数量化后存入ROM，用38.4M时钟把这些数循环读出，即得到所需的正交数字载波。
除了上述的模块外，还有乘法器和加法器模块，分别用来实现频谱搬移和I、Q的合并，它们与其他模块配合，共同完成整个调制和数字上变频。
本设计选用的FPGA芯片为xilinx的xc2s200e-6pq208，以下是ISE工具产生的布局和布线报告，为单路调制的资源占用情况：
五、结论
由以上的实测数据可以看出，本设计用了871个slice，完成整个调制和上变频过程，调制的矢量误差约0.7％，邻道干扰值约-60 dB，结果令人满意。另外，本设计是基于PHS系统的π/4 DQPSK调制，实际上只要改变里面的调制映射和成形滤波模块，就可以实现其它各种数字调制，满足不同通信系统的要求，具有通用性，是对软件无线电思想的一个小小尝试。
参考文献
［1］郭梯云，杨家玮，李建东.数字移动通信信［M］.北京：人民邮电出版社，2000.
［2］杨小牛，楼才义，徐建良.软件无线电原理与应用［M］.北京：电子工业出版社，2001.
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