可重构软件无线电平台的设计与实现
传统的无线电平台多基于硬件来实现,硬件设备在研发设计阶段成本较高,时间周期较长。一旦功能需求改变,就要重新设计,造成了资源的浪费。软件无线电技术可以很好地解决硬件平台升级和兼容性的问题。目前,软件无线电平台大多由射频前端模块和信号处理部分构成,其后端的信号处理平台,多以DSP为核心实现算法的开发,没有人机交互功能,且不同处理器之间接口的灵活性较差,可重构性低。<br>  本文通过分析课题的实际需求,提出了一种硬件和软件均可重构的硬件平台设计方案。具有可重构性,通用性和可扩展性强,各子系统可以独立和协同工作的特点。创新之处体现...
传统的无线电平台多基于硬件来实现,硬件设备在研发设计阶段成本较高,时间周期较长。一旦功能需求改变,就要重新设计,造成了资源的浪费。软件无线电技术可以很好地解决硬件平台升级和兼容性的问题。目前,软件无线电平台大多由射频前端模块和信号处理部分构成,其后端的信号处理平台,多以DSP为核心实现算法的开发,没有人机交互功能,且不同处理器之间接口的灵活性较差,可重构性低。
  本文通过分析课题的实际需求,提出了一种硬件和软件均可重构的硬件平台设计方案。具有可重构性,通用性和可扩展性强,各子系统可以独立和协同工作的特点。创新之处体现在硬件上的分离设计与不同子系统之间可选择和可重构的通信方式的结合。该方案基于ARM+FPGA+DSP架构,利用FPGA的灵活性和动态可重构特征实现整个系统的可重构和对信号接收与发射模块的控制。基于DSP在数字信号处理方面的显著优势,实现整个平台的算法开发和复杂信号处理。利用ARM扩展丰富存储空间和外围接口及其嵌入式操作系统实现对资源控制和进程管理。本文的创新之处在于DSP和ARM之间灵活的通讯方式。一是利用DSP的HPI接口实现,二是利用FPGA内部可重构的双口RAM来实现,摒弃传统利用双口RAM专用芯片的方式,提高平台可重构性。另一个创新点是硬件的模块化分离设计。硬件上采用射频子板和主板分开的设计方案。子板用于实现信号的接收和预处理。主板则用于完成信号处理,算法开发以及对平台资源管理和进程控制。主板基于DSP、FPGA和ARM三个核心芯片来扩展三个子模块。三者既可以独立工作也可以联合工作。
  本文的按照模块化的设计思想,完成了各个子模块的硬件设计,包括芯片的选择,外围电路设计,不同模块间通讯接口的设计。并基于实现的硬件平台完成整个平台的软件设计,硬件和软件调试。最后借助一些例程对平台各个子模块的功能以及不同模块间协调工作等进行测试。测试结果表明整个平台运行良好。
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作者: 娄欣欣
学科专业: 交通信息工程及控制
授予学位: 硕士
学位授予单位: 长安大学
导师姓名: 王飚
学位年度: 2016
语 种: chi
分类号: TN925.93
在线出版日期: 2017年7月26日