圖7. 頻率從804.5 MHz跳變至802 MHz，歷時(shí)500 μs。

500 μs對(duì)于跳頻應(yīng)用來(lái)說(shuō)是一段很長(zhǎng)的時(shí)間間隔。不過(guò)，AD9361/ AD9364支持一種快速鎖定模式，通過(guò)將合成器編程信息集（稱(chēng)為 配置文件）存入器件寄存器或基帶處理器的存儲(chǔ)空間，可使該過(guò) 程比正常頻率變化更快。圖8顯示了通過(guò)快速鎖定模式使頻率從 882 MHz跳變至802 MHz的測(cè)試結(jié)果。根據(jù)圖8d的相位響應(yīng)，該時(shí) 間可縮短至20 μs以下。相位曲線(xiàn)參照802 MHz的相位繪制。由于頻 率信息和校準(zhǔn)結(jié)果均已保存在配置文件中，因此省去了SPI寫(xiě)入時(shí) 間和VCO校準(zhǔn)時(shí)間。我們可以看到，圖8b顯示了AD9361/AD9364的 快速跳頻性能。

圖8. 在快速鎖定模式下，頻率在20 μs內(nèi)從882 MHz跳變至802 MHz。

物理層的實(shí)現(xiàn)—OFDM

正交頻分多路復(fù)用 (OFDM) 是一種信號(hào)調(diào)制技術(shù)，可將高數(shù)據(jù)速率 調(diào)制流劃分到多個(gè)緩慢調(diào)制的窄帶密集的子載波上。因此，信號(hào) 不易受到選擇性頻率衰減的影響。其缺點(diǎn)是峰均功率比較高，并 且對(duì)載波偏移和漂移比較敏感。OFDM廣泛應(yīng)用于寬帶無(wú)線(xiàn)電通 信物理層。OFDM的關(guān)鍵技術(shù)包括IFFT/FFT、頻率同步、采樣時(shí)間同步、碼元/幀同步。IFFT/FFT可通過(guò)FPGA以最快方式實(shí)現(xiàn)。子載波間 隔的選擇也十分重要。該間隔不應(yīng)太小，應(yīng)足以對(duì)抗運(yùn)動(dòng)通信中 的多普勒頻移；但也不應(yīng)太大，以便在有限的頻率帶寬內(nèi)攜帶更 多碼元符號(hào)，從而提高頻譜效率。COFDM是指編碼技術(shù)和OFDM調(diào) 制的結(jié)合。COFDM對(duì)信號(hào)衰減的承受能力較強(qiáng)，并且具有前向糾 錯(cuò) (FEC) 功能，因此可以從任何移動(dòng)對(duì)象發(fā)送視頻信號(hào)。其編碼技 術(shù)將會(huì)增大信號(hào)帶寬，但此代價(jià)通常是值得的。

通過(guò)將MathWorks基于模型的設(shè)計(jì)和自動(dòng)生成代碼工具與強(qiáng)大的 Xilinx® Zynq SoC以及ADI公司的集成式射頻 (RF) 收發(fā)器相結(jié)合，SDR 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、測(cè)試和實(shí)現(xiàn)可以比以前更高效，進(jìn)而提高無(wú)線(xiàn) 電系統(tǒng)的性能并縮短上市時(shí)間。

相較于Wi-Fi具有哪些優(yōu)勢(shì)?

配備Wi-Fi的無(wú)人飛行器可以很容易地連接到手機(jī)、筆記本電腦和 其他移動(dòng)設(shè)備，因此使用起來(lái)非常方便。但是，對(duì)于無(wú)人飛行器應(yīng) 用中的無(wú)線(xiàn)視頻傳輸，F(xiàn)PGA和AD9361解決方案具有很多勝過(guò)Wi-Fi 的優(yōu)點(diǎn)。首先，AD9361/AD9364在物理層可通過(guò)捷變頻率切換和快 速跳頻避免干擾。而大多數(shù)集成Wi-Fi芯片仍工作于擁擠的2.4 GHz 頻帶，沒(méi)有頻帶選擇機(jī)制來(lái)確保更穩(wěn)定地?zé)o線(xiàn)連接。

其次，若采用FPGA和AD9361解決方案，可由設(shè)計(jì)工程師靈活定義 和開(kāi)發(fā)傳輸協(xié)議。而Wi-Fi協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，基于每個(gè)數(shù)據(jù)包的雙 向握手機(jī)制。在使用Wi-Fi時(shí)，每個(gè)數(shù)據(jù)包必須確認(rèn)該包已收到并且包中512字節(jié)數(shù)據(jù)在收到時(shí)完整無(wú)缺。如果丟失一個(gè)字節(jié)，則整個(gè)512字節(jié)數(shù)據(jù)包必須重新發(fā)送。8雖然該協(xié)議能夠確保數(shù)據(jù)的可靠性，但重新建立無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路的過(guò)程非常復(fù)雜且費(fèi)時(shí)。TCP/IP協(xié)議帶來(lái)的高延遲將會(huì)造成非實(shí)時(shí)視頻和控制，從而可能導(dǎo)致無(wú)人飛行器墜落。而SDR解決方案（FPGA加AD9361）使用一個(gè)單向數(shù)據(jù)流，也就是說(shuō)，空中的無(wú)人飛行器可像電視廣播一樣傳輸視頻信號(hào)。當(dāng)目標(biāo)是獲取實(shí)時(shí)視頻時(shí)，就沒(méi)有重新發(fā)送數(shù)據(jù)包的時(shí)間。
再者，對(duì)于很多應(yīng)用，Wi-F i不能保證適當(dāng)?shù)陌踩燃?jí)。FPG A加AD9361/AD9364解決方案利用加密算法和自定義協(xié)議，因此不易受到安全威脅的影響。

與此同時(shí)，單向廣播數(shù)據(jù)流可實(shí)現(xiàn)的傳輸距離是Wi-Fi傳輸距離的兩至三倍。8軟件定義無(wú)線(xiàn)電的靈活性使得數(shù)字調(diào)制/解調(diào)可以根據(jù)距離需求而調(diào)整，并且適應(yīng)復(fù)雜空間輻射環(huán)境中變化的SNR。

結(jié)論

本文闡述了使用FPGA和AD9361/AD9364解決方案實(shí)現(xiàn)高清無(wú)線(xiàn)視頻傳輸?shù)年P(guān)鍵參數(shù)。憑借捷變頻段切換和快速跳頻技術(shù)，可建立一個(gè)更穩(wěn)定、可靠的無(wú)線(xiàn)鏈路，以對(duì)抗空間中日益復(fù)雜的輻射環(huán)境并減小墜落幾率。在協(xié)議層，該解決方案使用單向傳輸以縮減無(wú)線(xiàn)鏈路的建立時(shí)間并實(shí)現(xiàn)低延遲連接，因此更靈活。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、電力線(xiàn)檢查及監(jiān)督等工商業(yè)應(yīng)用中，穩(wěn)定、安全和可靠的傳輸是成功的關(guān)鍵。