一）概述

本課題來(lái)源于學(xué)�！�211”工程“十五”本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心（基地）/體系建設(shè)計(jì)劃的校重點(diǎn)教改項(xiàng)目“通信系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室”的子項(xiàng)目“通信系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”，目標(biāo)是建設(shè)開(kāi)放型的、研究型的、軟硬件相結(jié)合的、能夠讓學(xué)生進(jìn)行自主設(shè)計(jì)和探索性設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；加強(qiáng)學(xué)生對(duì)《軟件無(wú)線電》、《擴(kuò)頻通信》等相關(guān)課程基礎(chǔ)理論的理解和運(yùn)用，激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和鉆研精神，鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力，提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和實(shí)際動(dòng)手能力，培養(yǎng)高水平的專(zhuān)業(yè)人才。

二）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要包含F(xiàn)PGA、DSP、寬帶ADC、寬帶DAC、數(shù)字上變頻、音頻單元、USB2.0通信單元、串口、SDRAM、FLASH、E2PROM、SRAM等基本功能單元，供學(xué)生設(shè)計(jì)、搭接和研究不同內(nèi)容和層次的軟件無(wú)線電實(shí)驗(yàn)。其框圖如下圖所示：

通信系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)框圖

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)物照片如下所示：

三）實(shí)驗(yàn)平臺(tái)功能特點(diǎn)

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)完成八個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們均提供相關(guān)的FPGA和DSP程序，以便學(xué)生能更深入的明確實(shí)驗(yàn)原理，掌握信號(hào)處理的FPGA和DSP實(shí)現(xiàn)方法，八個(gè)實(shí)驗(yàn)分別為：

TDMA傳輸實(shí)驗(yàn)（數(shù)字復(fù)接、幀的形成、位同步、幀同步和分路）

CDMA（直接序列擴(kuò)頻）實(shí)驗(yàn)

數(shù)字下變頻器實(shí)驗(yàn)

數(shù)字匹配濾波器實(shí)驗(yàn)

相移鍵控調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)

頻移鍵控調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)

軟件無(wú)線電中的數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)

信道編碼基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用軟件無(wú)線電的設(shè)計(jì)思想來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，不僅是因?yàn)槲覀円呀?jīng)開(kāi)設(shè)了軟件無(wú)線電理論課程，更重要的是軟件無(wú)線電系統(tǒng)本身就是基于許多已有的電子和通信理論實(shí)踐基礎(chǔ)之上的，它不但解決了傳統(tǒng)通信體系存在的問(wèn)題，而且大大的提高了無(wú)線電通信系統(tǒng)的擴(kuò)展能力和應(yīng)用范圍。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是由FPGA、DSP共同搭建而成的，它提供了一個(gè)良好的數(shù)字無(wú)線通訊系統(tǒng)驗(yàn)證環(huán)境，可以將多種調(diào)制解調(diào)算法在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn),除了以上已經(jīng)開(kāi)發(fā)完成的八個(gè)實(shí)驗(yàn)之外，學(xué)生可以自主開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)其它實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供了應(yīng)有的硬件支持。這也正是軟件無(wú)線電的魅力所在，也是本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)最重要的特色。

四）實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要功能芯片介紹

DSP：采用TMS320C6713，225M浮點(diǎn)處理器，4K-Byte L1P Program Cache，4K-Byte L2 Data Cache，256K-Byte L2 Memory。

FPGA：采用ALTERA公司Cyclone EP1C12，該芯片具有12795個(gè)寄存器，239,616個(gè)存儲(chǔ)器位單元，12,060個(gè)邏輯單元，173個(gè)可用IO口，片內(nèi)含兩個(gè)鎖相環(huán)單元。

寬帶DAC：采用Analog Device 公司的AD9752，它是一款具有12 位的高速、高精度、高性能的寬帶DA轉(zhuǎn)換器件，具有高達(dá)125MHz 的轉(zhuǎn)換速率, 無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍SFDR 可達(dá)79 dB, 可以很好的滿(mǎn)足中頻段的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的要求。

寬帶ADC：采用Analog Device公司的8位80MHz采樣速率的AD9057，具有120M模擬帶寬。在AD9057前加一運(yùn)算放大電路，可將輸入的中頻信號(hào)進(jìn)行一可調(diào)增益的放大從而改善對(duì)弱小中頻信號(hào)的采樣性能。

數(shù)字上變頻（DUC）模塊：采用Analog Device公司的AD9856，該款芯片是專(zhuān)為數(shù)字中頻寬帶調(diào)制而設(shè)計(jì)的Tx芯片，該模塊將FPGA輸出的基帶數(shù)據(jù)上變頻到中頻并通過(guò)片內(nèi)自帶的12位寬帶DAC輸出模擬的中頻信號(hào)。

此外DSP芯片外擴(kuò)有一片2M×32位100MHz工作頻率的SDRAM，一塊256K×16位讀寫(xiě)速度70ns的FLASH，具有標(biāo)準(zhǔn)的音頻輸入輸出電路以及通用異步接口（UART）和USB2.0控制模塊。其中音頻輸入輸出電路采用TI公司的TLV320AIC23B ，UART模塊采用TI公司的TL16C752B，USB2.0接口采用Cypress 公司的CY7C68001芯片實(shí)現(xiàn)。

五）應(yīng)用前景

該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)除了涵蓋《擴(kuò)頻通信》、《數(shù)字信號(hào)處理》、《軟件無(wú)線電》等課程外對(duì)《微波技術(shù)》、《電磁場(chǎng)理論》、《現(xiàn)代通信技術(shù)》、《數(shù)字通信》等課程的教學(xué)也將具有一定的幫助作用。