基于软件定义无线电技术的便携式MIMO测试平台

SDR based portable MIMO test platform

盛铂科技的SDR1000系列软件无线电平台提供灵活的2x2或4x4 MIMO架构，可实现70MHz-6.0GHz频率范围内的捷变频，以满足不同的固定和移动SDR应用需求。

产品目的和性能

SDR1000作为集成式片上系统解决方案将射频芯片和SOC相结合，实现针对复杂应用的软硬件混合实施方案，用户可利用丰富的FPGA资源和双核ARM A9处理器，快速实现各种调制解调，满足TD-LTE、IEEE802.11、WiMAX、TD-SCDMA以及其它的TDD、FDD系统，此外SDR1000系列产品拥有大量的开发框架、兼容的参考架构和开源项目，以协助用户实现快速开发。

SDR1000的目的是在软件和可重复编程逻辑中部署尽可能多的调制/解调和数据处理算法，以便通信系统能够仅通过更新软件和可重复编程逻辑而轻松进行再配置，并且无需更改硬件平台。本平台接收灵敏度优于-90dBm，动态范围达到60dB，TDD模式下收发切换时间小于50μs，发射功率P_-1最大可达30dBm，可针对客户实际应用环境完成所有软硬件配置。客户无须再做二次开发即可方便地在PC或者本平台上进行算法实现和验证。同时也提供接口支持客户更大范围内的自由定制，进行二次开发。

硬件设计

SDR1000系列集ARM的灵活性与FPGA的处理能力于一体，将SDR系统的数据处理功能和其它处理任务纳入单个器件中。数据调制/解调算法等处理密集型任务在可编程逻辑中实现，而数据解码、系统监控以及用户界面等任务延缓至处理单元进行。使得本系列产品同时具备了出色的并行处理能力、实时性能、快速计算能力以及连接的多样性。产品在硬件架构上总体分为三部分：天线与射频部分、信号处理部分和信息处理部分。

接收通道：四路天线接收射频信号，经过开关滤波器组后进入射频处理部分，根据预先设定好的带宽、增益、滤波等参数完成放大、混频、滤波、AGC和AD采样后，送FPGA进行物理层实时信号处理。FPGA将处理过后的数据经过AXI接口存到板载1GB DDR中等待ARM调用。ARM可以完成信息处理部分，或者等待PC机发送指令从DDR中读出数据并通过网口进行传输。

发射通道：上位机软件读取DDR中存储数据或者通过网口将PC机数据信息发送给ARM，ARM将接收的数据处理后经过AXI接口发送给FPGA进行处理，并作为DA的输入数据，通过射频部分滤波、放大、混频后，经由带通滤波器和开关矩阵，由四路天线发射。

指令处理：上位机的指令信号经由ARM通过AXI-Lite接口发送给FPGA，进而通过预选设定在FPGA的程序控制射频信号通道配置和FPGA的信号处理。

SDR1000系列的硬件平台如图1。

图1：硬件平台设计图

算法验证平台

工作场景：

基于软件定义无线电技术的便携式MIMO测试平台适用于三种工作场景：

l 单机模式：SDR1000设备+触摸屏，上位机软件运行在设备中，使用触摸屏显示系统界面和操作软件。

l 双机模式：SDR1000设备+上位机PC，上位机软件运行在PC中。SDR1000设备作为收发一体机，发送和接收信号，将信号保存成文件，提供给MatLab软件进行算法验证。

l 多点布控：多台SDR1000设备多点布控，全部连接到交换机或者路由器上，以一台PC机或多台PC机远程分别依次控制设备。

扩展功能：

l 算法固化，设备支持算法固化到FPGA。可帮助用户省略软件的操作，使设备开机即按照算法收发信号。

l 二次开发，随设备提供API接口编程文档，用户可依据编程手册，将此硬件平台集成到更高层次的系统中。

通道性能：

图2是经过SDR1000设备发射通道输出QPSK调制信号用频谱分析仪分析得到的频谱、EVM和星座图。图3是图2发射信号经过SDR1000设备接收通道处理并调制解调得到的星座图。可见SDR1000设备通信质量高、灵敏度高、输出功率大、配置灵活，为算法验证提供了优质硬件平台。

图2：SDR1000设备发射通道输出信号频谱、星座图、EVM

图3：SDR1000设备接收通道QPSK解调信号星座图