无线端对端通信的软硬件协同设计研究与实现

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随着移动通信技术的不断发展,如何提高无线通信中数据的可靠性一直是通信领域的热点。本文以无线端对端通信应用场景为背景,采用了软硬件协同设计的方法,利用64阶正交振幅调制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)信号于ZC706开发板上实现了两个通信端点的端到端数据传输,具体实现的内容如下。首先论文实现了WINDOWS与ZC706之间的直接内存存取(Direct Memory Access,DMA)的逻辑部分开发,用于PC的上位机与开发板之间进行数据的交互;并利用Modelsim对高速串行计算机扩展总线标准(Peripheral Component Int erconnect Express,PCIE)的数据收发逻辑进行了仿真。且根据ZC706的PCIE接口特性对所设计的驱动进行了装载以及逻辑代码的测试。其次,论文针对基带处理中的各关键模块进行了算法的设计,主要对闭环反馈结构的Gardner符号同步环路、极性判决(Polarity Decision,PD)以及判决导向(Decision Directed,DD)算法的联调载波同步环路进行了功能上的仿真。除此之外,论文设计了一种64QAM基带数据接收机的实现方案,利用了ZYNQ可扩展平台的高灵活控制性,对数据解调链路进行了实现方案的软硬件功能划分,主要内容包括:(1)处理系统(processing system,PS)端完成数据的高精度符号同步,为后续载波同步提供高准确度的最佳采样点数据。(2)数据的其他模块由可编程逻辑(programmable logic,PL)端完成,主要包括基带数据调制电路、以及载波同步等解调模块。(3)PS与PL端的数据交互接口,数据采用块随机存储器(Block Random Access Memory,BRAM)存取,控制信号采用通用I/O端口(GeneralPurpose Input/Output Ports,GPIO)。采用软硬件协同的数据接收链路方案充分利用了PL的并行计算以及PS高精度的特点,能同时兼顾数据的处理速度以及可靠度,提高无线端对端通信系统的误码率性能。最后,对整个通信系统的各模块进行了整合,数据由一台PC经PCIE发送给ZYNQ开发板,通过AD9361软件无线电平台进行射频信号的收发,接收到的数据存在DDR3中,数据解调后又通过PCIE链路传递给接收方PC端,以完成整个通信过程。最终的测试表明,在有线信道以及部分无线信道条件下,系统能较为准确的实现64QAM信号的数据传递。
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