應(yīng)用方案：基于NI虛擬儀器之PXI5671上變頻卡、PXI5661下變頻卡和Labwindows/CVI8.5正版軟件實現(xiàn)OFDM發(fā)射機與接收機的樣機,。
使用產(chǎn)品：LabWindows/CVI8.5 軟件開發(fā)平臺,；PXI5671(PXI5441+PXI561)；PXI5441 中頻輸出卡,；PXI5610 射頻輸出卡,；PXI5661(PXI5600＋PXI5142),；PXI5600 射頻接收卡；PXI5142 下變頻卡,。
介紹：
OFDM是一種多載波的數(shù)字傳輸體制,，由于具有頻譜利用率高和良好的抗多徑干擾等優(yōu)點，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到數(shù)字音頻廣播,，數(shù)字地面電視和無線局域網(wǎng)等領(lǐng)域,，并且被看作第四代移動通信的核心技術(shù)之一。但是對OFDM樣機的研制和開發(fā)無論在軟件算法的編寫,，還是硬件電路平臺的搭建,，都需要大量的人員和開銷，且存在較高的風(fēng)險,。本文提出一種基于NI平臺的OFDM實時收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計方法,，即在CVI軟件仿真平臺上實現(xiàn)OFDM符號的數(shù)字基帶處理算法的編寫，用NI PXI5671和NI PXI5661實現(xiàn)OFDM射頻模擬信號的發(fā)射與接收,。對OFDM系統(tǒng)進行有效的驗證,，為今后大規(guī)模芯片生產(chǎn)提供了可靠的解決方案和理論指導(dǎo)。
OFDM系統(tǒng)簡介
正交頻分復(fù)用(OFDM,，OrthogonalFrequency Division Multiplexing)是把高速串行數(shù)據(jù)分成多條并行的低速數(shù)據(jù),，分別對多個正交子載波進行調(diào)制，從而達到更高的頻譜效率,、更大的系統(tǒng)容量,，并且符號持續(xù)時間大大加長，在移動,、多徑,、衰落環(huán)境下有很大的優(yōu)勢。
本系統(tǒng)的主要功能是用前端的USB設(shè)備對聲音信號進行采集,、處理,，調(diào)制到OFDM符號中，并上變頻到射頻信號發(fā)射,。收端將接收到的射頻信號進行下變頻處理得到數(shù)字信號,，并解出音頻幀由USB設(shè)備播放。發(fā)端系統(tǒng)的基帶數(shù)據(jù)處理部分主要包括信源編碼,、FEC,、映射、OFDM成幀,，硬件平臺的處理部分包括數(shù)字上變頻和射頻調(diào)制等,。接收系統(tǒng)的基帶處理部分要主要包括同步、均衡、解映射,、解FEC,、音頻譯碼等,，硬件平臺的處理部分包括射頻解調(diào)和數(shù)字下變頻,。
OFDM系統(tǒng)硬件平臺架構(gòu)
整個系統(tǒng)由兩臺NI主機，兩個USB聲卡設(shè)備,，兩臺顯示器,，一臺安杰倫頻譜儀4440A組成，如圖1所示：
圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
首先由發(fā)端的USB設(shè)備對輸入的聲音信號進行采樣,，樣點送入NI主機,，然后在發(fā)端的上層軟件中編寫OFDM基帶處理等算法，生成的OFDM基帶數(shù)據(jù)輸出到PXI5671上變頻到中心頻率為10MHz的射頻信號,。PXI5671由兩塊可分離的板卡PXI5441和PXI5610組成,，其中 PXI5441分為板卡RAM模塊和OSP(onboard signal process,板卡數(shù)字信號處理)模塊，板卡RAM模塊負責(zé)主機和PXI板卡間的數(shù)據(jù)傳遞,，OSP模塊可對信號進行重采樣濾波,，數(shù)字上變頻和DA轉(zhuǎn)換等。PXI5610為射頻板卡,，經(jīng)過兩級混頻放大濾波可將PXI5441輸出的模擬IF信號調(diào)制到范圍為250KHz-2.7GHz的射頻信號,。收端由 PXI5661對輸入的射頻信號進行解調(diào)，下變頻到數(shù)字基帶信號,，并輸出到NI主機上,。PXI5661同樣由兩塊分離的板卡PXI5600和 PXI5142組成。PXI5661完成射頻信號到中頻信號的轉(zhuǎn)換,，PXI5142的兩個模塊OSP模塊和板卡RAM模塊,，分別完成AD采樣、數(shù)字下變頻,、重采樣濾波和主機與PXI板卡數(shù)據(jù)傳遞等功能,，最后由收端的軟件上層算法解出音頻信號輸出給USB聲卡播放。
無論收端還是發(fā)端系統(tǒng),，上層軟件算法產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和PXI板卡的數(shù)據(jù)交互需要由主機內(nèi)存和板卡RAM來完成,，其中DMA控制主機內(nèi)存和板卡RAM間的數(shù)據(jù)傳遞，最大可達到1Gbytes/s的數(shù)據(jù)吞吐量,。板卡RAM采用的是一種SMC(Synchronization and Memory Core)技術(shù),，該技術(shù)無須將指令和數(shù)據(jù)分開存儲，RAM中的FPGA模塊不但能處理上層軟件產(chǎn)生的所有指令,，對OSP各模塊進行配置,，而且能對數(shù)據(jù)流進行緩存，最后由OSP的讀取引擎，并以上層軟件中所設(shè)的IQ速率讀取數(shù)據(jù),，送入OSP中進行重采樣,、濾波、變頻等處理,。