[发明专利]基于USB接口的软件无线电试验平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于USB接口的软件无线电试验平台。 

背景技术

1992年MILTRE公司首次明确提出了软件无线电的概念。其中心思想是：构成一个具有开放性、标准化、模块化的通用的硬件平台，将各种功能，如工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等用软件来完成，并使A／D和D／A转换器尽可能靠近天线，以研制出具有高灵活性、开放性的新一代无线通信系统。 

基于USB接口的软件无线电试验板的核心是使A／D和D／A转换器尽可能靠近射频天线，即尽可能早地将接收到的模拟信号转化为数字信号，最大程度上在通用的通信硬件平台上加载不同的通信软件，以实现不同的通信方式间的转换，可以通过软件编程在单一通用平台上实现多频段、多模、多信道、多速率、多协议等通信功能。基于USB接口的软件无线电试验板结合GNU无线电是一个非常强大的工具，特别对于无线通信系统这一领域的发展。工程师能够迅速地在这个硬件平台上设计和实现功能强大、灵活的软件无线电系统。基于USB接口的软件无线电试验板的真正价值是它能使工程师和设计师以低预算和最少的精力进行创造。在为数不少的开发者和用户贡献了大量的代码库的今天，为软件和硬件提供了许多的实际应用。灵活的硬件、开源软件使它成为软件无线电开发的理想平台。 

发明内容

 本发明的目的在于提供一种基于USB接口的软件无线电试验平台，它具有硬件调试方便，使用灵活的优点。 

本发明是这样来实现的，基于USB接口的软件无线电试验板充分利用软件无线电的优点，把智能化程度高的信号处理（如调制解调）交给电脑上的软件执行，而其余部分的操作，像数字上下变频、抽样和内插等，都由 FPGA 处理。这样不仅保证了无线电信号处理的速度，而且有利于创造新型无线设备，特别是降低创新时所要面临的开发难度。软件无线电试验板可以通过软件编程在单一通用平台上实现多频段、多模、多信道、多速率、多协议等通信功能。该硬件平台是在高中频甚至是在射频进行数字化，如此可以减少模拟环节，使得前端电路引入的噪声更少，信号失真更小。与普通的窄带接收机相比，瞬时处理带宽更宽，动态范围更大，可扩展性更好。此外，该实验板与其他同类产品比较，电路中，设置了一些0欧电阻以及一些辅助电路，方便后期对硬件的调试以及对该硬件电路板的进一步改进，灵活性更强。此外还提供了一个JTAG做为FPGA外部程序下载、调试。 

一种基于USB接口的软件无线电试验平台,它包括一个FPGA、4路12位高速模数转换器(ADcs)、4路14位高速数模转换器(DACs)、AD9862、USB控制芯片（USB controller）、JTAG、外部晶振(24MHz XTAL)、三路输出时钟分配IC(AD9513)、Tps77715、有源晶振(65MHz Oscillato)和子板(Dauguter board)，其特征在于有源晶振通过三路输出时钟分配IC连接FPGA，Tps77715、子板和JTAG均连接FPGA，14位高速数模转换器和12位高速模数转换器之间设有AD9862，14位高速数模转换器和12位高速模数转换器的两端分别连接FPGA和子板，USB控制芯片连接FPGA、外部晶振和子板。 

基于USB接口的软件无线电试验板带有内置的MIMO扩张和模块化设计，允许硬件进行DC-6 GHz的工作频率。体系结构包括一个FPGA，4路12位高速模数转换器(ADcs)，采样速度可达64MSal爪ples/sec。4路14位高速数模转换器(DACs)，采样速度可达 128MSamples/see和USB 2.0连接提供数据主机处理器，2个射频同轴连接器。其中，tps77715为FPGA内核提供1.5伏的工作电压，64MHz有源晶振通过AD9513分别为FPGA与子板提供时钟信号。提供四个SUB-board connector可分别与子板连接。               

在FPGA中主要完成数字中频化像数字上、下变频等过程，控制系统中的ADC和DAC信号处理。FPGA相应地同Cypress公司的USB2接口芯片相连，通过USB2总线，FPGA电路及USB微控制器（CY7C68013A-56）都是可编程的。其中，数字下变频器（DDC）通过把信号从中频波段转换到基带，使采样信号的数据传输速率可以适应USB 2.0以及计算机的计算能力进而可以通过 USB 进入电脑，开始软件调试。数字上变频器（DUC）过程其实就是对信号进行内插，将信号从上变频转换到中频频段，实现通过 DAC 发送。