在發(fā)送側(cè)，基帶電路提供由流進(jìn)DAC的IQ數(shù)據(jù)調(diào)制的射頻輸出。在收發(fā)路徑上芯片都有濾波器，這些濾波器可以針對(duì)各種不同帶寬進(jìn)行編程。這樣就可以將信號(hào)限制在感興趣的帶寬內(nèi)，并衰減掉由數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器引入的不可避免的混疊和量化噪聲。每個(gè)放大器均可提供可編程的增益，同時(shí)芯片針對(duì)接收到的信號(hào)提供低噪聲放大器(LNA)選擇。器件可以通過(guò)串行接口(SPI)連接進(jìn)行編程，因此操作非常方便快捷。

圖2：FPRF發(fā)送功能框圖。

這份簡(jiǎn)要說(shuō)明應(yīng)該介紹一下為什么Lime的FPRF器件適合認(rèn)知無(wú)線電。這種器件能夠滿足靈活、頻率多變?cè)O(shè)備的低功耗和經(jīng)濟(jì)性要求。在大多數(shù)應(yīng)用中，數(shù)字處理和控制是由現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)完成的。

圖3：FPGA和FPRF為認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)提供了一個(gè)平臺(tái)。圖中由Nuand公司提供的電路板將Altera的FPGA和Lime的FPRF整合在一起。

圖3：FPGA和FPRF為認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)提供了一個(gè)平臺(tái)。圖中由Nuand公司提供的電路板將Altera的FPGA和Lime的FPRF整合在一起。

FPGA 可以用來(lái)解碼由FPRF芯片輸出的數(shù)字IQ數(shù)據(jù)，也可以用來(lái)編碼該數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送。使用FPGA執(zhí)行基帶功能的硬件加速任務(wù)的優(yōu)勢(shì)是，它可以針對(duì) 沒(méi)有現(xiàn)成ASSP器件可用的演示系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，比如認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)這種情況。設(shè)計(jì)可以加以定制以適合系統(tǒng)，而且由于邏輯部分在操作期間可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)重配 置，所以能夠?qū)崿F(xiàn)某種復(fù)雜的硬件加速效果。例如，邏輯部分可以經(jīng)過(guò)重配置產(chǎn)生IQ數(shù)據(jù)，進(jìn)而在信道的信噪比較差時(shí)提供正交相移鍵控 (QPSK)，或者在信號(hào)條件較好的情況下提供正交幅度調(diào)制(QAM)實(shí)現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)傳送。即使低成本FPGA也有的另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，它們包含復(fù)雜的時(shí)鐘 管理模塊。這些模塊可以通過(guò)整合模擬PLL或數(shù)字鎖相環(huán)(DLL)提供頻率綜合和相移功能。低抖動(dòng)時(shí)鐘發(fā)生和抖動(dòng)濾波功能則可以用來(lái)產(chǎn)生時(shí)鐘，進(jìn)而驅(qū)動(dòng) FPRF的收發(fā)PLL，滿足要求不太嚴(yán)格的應(yīng)用需求。

FPRF芯片邏輯和參數(shù)的重配置智能是由系統(tǒng)處理器上 運(yùn)行的軟件提供的。賽靈思和Altera公司的器件都包含高性能ARM處理器，并作為硬件內(nèi)核的方式嵌入在里面與可編程邏輯放在一起。這樣就有機(jī)會(huì)減少芯 片數(shù)量并提高系統(tǒng)性能。下面的文字描述介紹了將賽靈思的Zynq器件用作基帶芯片的概念。之所以選擇Zynq是因?yàn)樵贏RM和可編程邏輯之間有多條快速片 上連接和數(shù)據(jù)總線可提供高帶寬。另外，諸如Linux等操作系統(tǒng)(OS)支持、設(shè)計(jì)和調(diào)試工具以及用于設(shè)計(jì)可編程邏輯和ARM組合的全面支持生態(tài)系統(tǒng)也都 是現(xiàn)成的。

在認(rèn)知無(wú)線電中，第一步操作是掃描空中電波是否有免費(fèi)頻率。Zynq器件上的處理器按順序設(shè)置FPRF中的帶寬和 增益控制，并使用SPI接口加載寄存器(圖中為了看得清楚將它們顯示為單獨(dú)的路徑，實(shí)際在四線SPI上使用了時(shí)分復(fù)用技術(shù))。ARM處理器和可編程邏輯內(nèi) 核的組合用于通過(guò)SPI改變接收PLL上的小數(shù)N和頻率值。這樣就能讓Zynq經(jīng)過(guò)所有信道，而接收到的IQ數(shù)據(jù)提供了信號(hào)的瞬時(shí)電平?？删幊?邏輯一般用于處理來(lái)自FPRF器件的數(shù)據(jù)，ARM軟件可以被編程為暫停在信號(hào)低于預(yù)定義電平的任意信道上。如果需要的話，Zynq還能調(diào)整增益或帶寬以確 保信道沒(méi)有業(yè)務(wù)。需要的話，系統(tǒng)還能在整個(gè)過(guò)程中通過(guò)多次掃描來(lái)建立當(dāng)前的業(yè)務(wù)圖案。

圖4：FPRF接收器在軟件控制下掃描免費(fèi)信道，并鎖定到所選的頻率。

一旦狀態(tài)確定，認(rèn)知無(wú)線電就能發(fā)送它所選擇使用的頻率、帶寬和調(diào)制方案，并且可能在專門針對(duì)這些數(shù)據(jù)的預(yù)定信道上發(fā)送。FPRF能夠支持全雙工操作，一旦在認(rèn)知無(wú)線電的發(fā)送和接收端之間相互同意所用的收發(fā)信道、帶寬和調(diào)制方案，系統(tǒng)就能切換到這些設(shè)置。