基于Zedboard的開源軟件定義無線電設(shè)備——Panoradio

軟件定義無線電（Software Defined Radio， SDR）是一種現(xiàn)代無線電廣播通信技術(shù)，它采用軟件定義的無線通信協(xié)議而非“純硬件電路”實(shí)現(xiàn)各種通信和信號(hào)采集功能，這種方式打破了有史以來設(shè)備的通信功能的實(shí)現(xiàn)只能依賴于硬件發(fā)展的格局。與模擬電路相比數(shù)字電路具有更多的優(yōu)勢(shì)，能夠提供更好的性能比如靈敏度、動(dòng)態(tài)范圍、處理速度和精確度等，現(xiàn)在半導(dǎo)體的發(fā)展已經(jīng)突破了摩爾定律，更多性能強(qiáng)大的半導(dǎo)體器件涌現(xiàn)，我們只需要相對(duì)較少的操作就可以實(shí)現(xiàn)非常精確的數(shù)字信號(hào)采集和處理。

Panoradio是一款基于Zedboard和AD9467 ADC器件的SDR設(shè)備，具有最大250MHz的采樣帶寬，0—100MHZ還支持信號(hào)直接采樣接收，該設(shè)備移植了Linux嵌入式操作系統(tǒng)，提供了全面的解調(diào)軟件事例。此外Panoradio是一項(xiàng)開源工程，相關(guān)設(shè)計(jì)資料提供下載（下載地址）。

圖1：Panoradio設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)

Panoradio提供了豐富的外設(shè)接口，比如HDMI、以太網(wǎng)、音頻插口、USB和編程配置接口等。三個(gè)SMA（無線電天線）接口默認(rèn)為100MHz采樣模式，如上圖所示綠色板卡即為系統(tǒng)核心Zedboard，藍(lán)色板卡是AD9467-FMC-250EBZ ADC擴(kuò)展板卡，最下方是電源和控制電路。金屬包圍前端面板長(zhǎng)達(dá)70厘米，由于高速的AD轉(zhuǎn)換操作散熱量大，因此在前面板內(nèi)部安裝了風(fēng)扇。

圖2：Panoradio SDR系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架

Panoradio系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理模塊只使用了Zynq Z-7020 SoC器件不到50%的可編程邏輯資源（PL），也意味著它還可以集成更復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理功能，而且采用的這款Zynq器件還是Zynq系列中資源相對(duì)較少的一款。

此外對(duì)于信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)FFT（快速傅里葉變換）和通信等功能已經(jīng)不再是瓶頸，這些都已經(jīng)有專門的IP核資源可以利用，現(xiàn)在需要解決的是圖形化加速處理和顯示的需求，同時(shí)作為半導(dǎo)體行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者Xilinx意識(shí)到了這個(gè)問題相繼推出了Zynq UltraScale+ MPSoC和Zynq UltraScale+ RFSoC，MPSoC EG和EV系列集成了Mali-400 GPU核，RFSoC則集成了4Gsamples/sec ADC和 6.4Gsamples/sec DAC功能，非常適合SDR應(yīng)用，相信不久會(huì)獲得廣泛的應(yīng)用。