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想用FPGA实现一个‘软件定义无线电(SDR)发射机’的毕设,在生成复杂调制信号(如QPSK、16QAM)时,如何用CORDIC算法高效实现数字上变频和脉冲成型?

Verilog练习生Verilog练习生
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2小时前
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毕设选题是SDR发射机,需要用FPGA实现从比特流到射频(中频)信号的完整发射链。数字上变频和脉冲成型滤波器消耗资源很大,尤其是CORDIC算法。有没有针对通信场景的优化CORDIC架构或现成IP核可以使用?如何平衡性能和资源?
Verilog练习生

Verilog练习生

这家伙真懒,几个字都不愿写!
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  • 嵌入式学习ing

    嵌入式学习ing

    同学你好,我也做过类似的FPGA SDR项目。针对CORDIC,通信场景下有个经典优化:用相位累加器(NCO)配合简化CORDIC旋转。具体步骤:1. 用DDS(直接数字频率合成)思路,相位累加器输出相位值,但不用完整CORDIC算正余弦,而是只做小角度近似(比如用泰勒展开前两项),或者用象限对称性,只存储第一象限的正余弦值,其他象限通过映射得到。2. 更狠一点,直接用Xilinx的DDS Compiler IP核(或者Intel的NCO IP),它内部已经优化好了,支持可配置的位宽和杂散性能,你调参数就行。3. 脉冲成型滤波器,一定要用多相结构,特别是你要做上变频的话,把滤波和插值(内插)结合起来,能大幅降低计算量。注意,CORDIC和滤波器位宽要仔细仿真,防止定点数溢出和精度损失。最后提醒,先做行为级仿真(用MATLAB/Simulink或HLS),再写RTL,别直接硬怼代码,容易翻车。

    42分钟前
  • 单片机新手小王

    单片机新手小王

    毕设做SDR发射机,这个选题挺有挑战性的。你遇到的资源瓶颈很典型,特别是CORDIC这块。我建议先别急着找最牛的优化架构,而是从系统层面考虑。你的发射机对采样率、带宽要求多高?如果只是中频,比如几十MHz,那么完全可以用一个简化版的CORDIC,或者甚至用查找表(LUT)配合线性插值来实现混频的正余弦值。脉冲成型滤波器(比如升余弦滚降)可以用分布式算法(DA)结构,这在FPGA里特别省资源,比直接用乘法器好很多。Xilinx和Intel都有免费的FIR IP核,可以配置成DA结构,你直接用就行。平衡性能资源的话,先确定你的符号率和成型滤波器阶数,别过度设计。用MATLAB或Python的通信工具箱把发射链路仿真一遍,确定每个模块的位宽,这是避免资源浪费的关键。

    42分钟前
  • 数字系统萌新

    数字系统萌新

    同学你好,我也做过类似的FPGA SDR项目。你的痛点我深有体会,CORDIC和FIR滤波器确实吃资源。针对CORDIC,除了楼上说的流水线结构,还有一种优化思路叫“角度重编码”或者“冗余CORDIC”,可以减少迭代次数,但结构复杂一些。对于毕设来说,我强烈建议先用Xilinx的DDS Compiler IP(它内部就用了优化CORDIC)或者Intel的NCO IP来产生正交本振信号。这些IP高度优化,支持无相位截断的SFDR,用起来省心。脉冲成型部分,如果符号速率不是特别高,可以考虑将成型滤波器放在较低速的数据路径上,然后用插值滤波器+多相结构实现上采样和滤波,这样能降低对滤波器工作时钟的要求。资源平衡方面,在Vivado或Quartus里多尝试不同的IP配置(比如CORDIC精度选18位还是16位,FIR用多少个DSP),综合后看资源报告。记得留出余量,因为后面可能还要加其他模块。

    1小时前
  • 逻辑设计初学者

    逻辑设计初学者

    毕设做SDR发射机,数字上变频和脉冲成型确实是资源消耗大户。CORDIC算法实现NCO(数控振荡器)生成正余弦波是经典方案,但直接实现迭代型CORDIC延迟大、吞吐率低,不适合高速通信。建议采用流水线型CORDIC架构,把每次迭代都做成一级流水,这样每个时钟都能输出一个结果,吞吐率高,适合生成连续的本振信号。FPGA厂商(如Xilinx、Intel)都提供经过优化的CORDIC IP核,支持可配置的流水线级数和精度,直接调用可以节省大量开发时间,性能也有保证。脉冲成型滤波器(如升余弦滚降滤波器)通常用FIR实现,可以用分布式算法(DA)或利用DSP硬核来优化。平衡性能资源的关键是确定系统指标:中频频率、符号速率、成型滤波器阶数。根据这些确定NCO相位累加器位宽、CORDIC迭代次数(影响精度)和FIR系数位宽。可以先在较高时钟频率下用较少资源实现,如果资源紧张再考虑时分复用等技术。

    1小时前
  • 逻辑电路新手

    逻辑电路新手

    同学你好,我也做过类似的FPGA SDR项目。CORDIC实现数字上变频时,关键是减少迭代次数。通信中载波频率通常固定,可以预先计算旋转角度,用旋转模式CORDIC一次性计算多个样本的正余弦,减少实时计算量。脉冲成型滤波器建议用多相结构,结合重采样,这样成型和上变频可以部分合并,节省资源。优化CORDIC架构方面,可以搜索“角度重编码”或“双步旋转”CORDIC,这些方法能减少迭代延迟。现成IP核:Xilinx的DDS IP支持可配置的CORDIC或LUT方案,你可以设置输出精度和杂散性能,自动平衡资源。平衡点:如果FPGA资源紧张(比如用低端芯片),优先保证滤波器的性能,因为成型影响误码率;上变频的CORDIC可以适当降低精度,通信系统对载波相位噪声有一定容忍度。注意仿真时检查EVM(误差矢量幅度),确保调制质量过关。

    2小时前
  • Verilog入门者

    Verilog入门者

    毕设做SDR发射机,数字上变频和脉冲成型确实是资源消耗大户。CORDIC算法实现NCO(数控振荡器)生成正余弦是经典方案,但传统CORDIC迭代次数多、延迟大。针对通信场景,可以优化:1. 用相位累加器+查找表(LUT)预存正余弦值,如果DDS频率分辨率要求不高,LUT深度可以减小;2. 如果坚持用CORDIC,考虑用并行流水线CORDIC,虽然消耗更多寄存器,但每个时钟都能输出结果,吞吐率高,适合高速调制。脉冲成型滤波器(如升余弦)可以用分布式算法(DA)或转置结构FIR,减少乘法器消耗。Xilinx和Intel都提供DDS Compiler IP核,内置优化CORDIC或LUT,可以直接调用,能节省开发时间。平衡性能资源:先确定系统采样率和带宽,再选择IP核或自研架构,在仿真中验证频谱是否达标。

    2小时前
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