[发明专利]一种小型化双通道OFDM通信系统及其实现方法

摘要

一种小型化双通道OFDM通信系统，包括FPGA核心芯片、FPGA核心芯片最小系统外围电路、DSP芯片、DSP芯片最小系统外围电路、ADC采样芯片、DAC变换芯片、千兆网络接口芯片、电平转换芯片和电源芯片；中频信号经过ADC采样芯片转换为数字形式并送入FPGA核心芯片处理为基带信号，基带信号通过EMIF接口传送至DSP芯片做数据处理，处理结果通过千兆网络接口芯片上传到上位机；发送数据通过千兆网络接口芯片下传至DSP芯片中进行处理，产生OFDM基带信号数据，通过EMIF接口传送给FPGA核心芯片，在FPGA核心芯片中实现数字上变频并控制DAC变换芯片生成中频模拟信号；该系统实现方法有七大步骤。

主权项

一种小型化双通道OFDM通信系统，其特征在于：它包括：FPGA核心芯片、FPGA核心芯片最小系统外围电路、DSP芯片、DSP芯片最小系统外围电路、ADC采样芯片、DAC变换芯片、千兆网络接口芯片、电平转换芯片和电源芯片；接收中频信号经过ADC采样芯片—即ADS62P49芯片转换为数字形式并送入FPGA核心芯片做信号预处理为基带信号，基带信号数据通过EMIF接口传送至DSP芯片做数据处理，处理结果通过千兆网络接口芯片上传到上位机；发送数据通过千兆网络接口芯片下传至DSP芯片中进行处理，产生OFDM基带信号数据，通过EMIF接口传送给FPGA核心芯片，在FPGA核心芯片中实现数字上变频并控制DAC变换芯片AD9736芯片生成中频模拟信号；该FPGA核心芯片是Virtex‑4XC4VSX55，负责所有控制及信号处理；FPGA核心芯片在接收到ADC采样芯片传送来的数据后，经过数字下变频后，得到基带数据，并存储在FPGA核心芯片的内存中；同时FPGA核心芯片在得到DSP芯片传送过来的发送数据后，经过数字上变频，得到中频数据也存储在FPGA核心芯片的内存中；该FPGA核心芯片最小系统外围电路，包括时钟源和程序加载FLASH，它们负责辅助FPGA核心芯片完成处理功能；时钟源为FPGA核心芯片提供正常工作所需的时钟信号；由于FPGA核心芯片是在断电之后程序自动被清除的，所以必须将程序代码固化到一个程序加载FLASH中，每次上电后，程序加载FLASH中的程序自动加载到FPGA核心芯片中以使其正常工作；由于FPGA核心芯片每次上电都要重新加载一次程序，所以要将程序代码固化到程序加载FLASH中；时钟源提供FPGA核心芯片工作的系统时钟，晶体振荡器产生所需要的频率直接传送给FPGA核心芯片；该晶体振荡器是一个单独的元器件，它是作为FPGA核心芯片的时钟源；该DSP芯片是TMS320C6455，负责所有通信及数据处理；DSP芯片在读取FPGA核心芯片内存中存储的基带数据后，经过OFDM解调处理后，得到原始信息数据，并存储在DSP芯片外挂的DDR3存储器中，通过其内部的EMAC模块控制千兆网络接口芯片以以太网形式上传到上位机；同时DSP芯片通过千兆网络接口芯片得到上位机待发送的原始信息数据后，经过OFDM调制生成基带数据，并通过EMIF口存储在FPGA核心芯片的内存中；该DSP芯片最小系统外围电路，包括时钟源，程序加载FLASH，外部DDR2存储器，它们负责辅助DSP芯片完成处理功能；时钟源为FPGA核心芯片提供正常工作所需的时钟信号；由于DSP芯片是在断电之后程序自动被清除的，所以必须将程序代码固化到一个程序加载FLASH中，每次上电后，程序加载FLASH中的程序自动加载到DSP芯片中以使其正常工作；由于DSP芯片每次上电都要重新加载一次程序，所以要将程序代码固化到程序加载FLASH中；由于DSP芯片需要暂存和处理大量数据，所以必须在其外部扩展存储空间，DSP芯片外挂两片DDR2存储器，将大量原始数据和中间处理结果数据临时存储其中；时钟源提供FPGA核心芯片工作的系统时钟，晶体振荡器产生所需要的频率直接传送给DSP芯片；该晶体振荡器是一个单独的元器件，它是作为DSP芯片的时钟源；该ADC采样芯片采用一片2路高速模数转换芯片ADS62P49，负责将两路接收中频信号转换为数字信号，并以LVDS接口形式直接传送给FPGA核心芯片；该DAC变换芯片采用两片1路高速数模转换芯片AD9736，负责将发送数据转换为两路模拟中频信号，由FPGA核心芯片控制，并由锁相环芯片产生高频时钟提供DAC变换芯片工作；该千兆网络接口芯片是88E1111以太网物理层芯片，在DSP芯片的EMAC模块的控制下，与上位机以千兆以太网络形式传输原始信息数据；该电平转换芯片采用一片16位的电平转换芯片74LVC164245，将FPGA核心芯片的控制信号的3.3V的CMOS电平转换成5V的TTL以驱动外部射频模块；该电源芯片提供整个系统工作所需的电压，外界给系统输入+28V的隔离电压，通过电源芯片将+28V的隔离电压转换成系统所需要的+5V、+3.3V、+2.5V、+1.8V、+1.5V、+1.25V，来分别提供给FPGA核心芯片+3.3V、+2.5V、+1.5V、程序加载FLASH+3.3V、+1.8V、DSP核心芯片+3.3V、+1.5V、+1.25V、ADC采样芯片+3.3V、+1.8V、DAC采样芯片+3.3V、+1.8V、千兆网络接口芯片+3.3V、+2.5V、时钟提供源+3.3V。