图7. 频率从804.5 MHz跳变至802 MHz，历时500 μs。
500 μs对于跳频应用来说是一段很长的时间间隔。不过，AD9361/ AD9364支持一种快速锁定模式，通过将合成器编程信息集（称为 配置文件）存入器件寄存器或基带处理器的存储空间，可使该过 程比正常频率变化更快。图8显示了通过快速锁定模式使频率从 882 MHz跳变至802 MHz的测试结果。根据图8d的相位响应，该时 间可缩短至20 μs以下。相位曲线参照802 MHz的相位绘制。由于频 率信息和校准结果均已保存在配置文件中，因此省去了SPI写入时 间和VCO校准时间。我们可以看到，图8b显示了AD9361/AD9364的 快速跳频性能。
图8. 在快速锁定模式下，频率在20 μs内从882 MHz跳变至802 MHz。
物理层的实现—OFDM
正交频分多路复用 (OFDM) 是一种信号调制技术，可将高数据速率 调制流划分到多个缓慢调制的窄带密集的子载波上。因此，信号 不易受到选择性频率衰减的影响。其缺点是峰均功率比较高，并 且对载波偏移和漂移比较敏感。OFDM广泛应用于宽带无线电通 信物理层。OFDM的关键技术包括IFFT/FFT、频率同步、采样时间同步、码元/帧同步。IFFT/FFT可通过FPGA以最快方式实现。子载波间 隔的选择也十分重要。该间隔不应太小，应足以对抗运动通信中 的多普勒频移；但也不应太大，以便在有限的频率带宽内携带更 多码元符号，从而提高频谱效率。COFDM是指编码技术和OFDM调 制的结合。COFDM对信号衰减的承受能力较强，并且具有前向纠 错 (FEC) 功能，因此可以从任何移动对象发送视频信号。其编码技 术将会增大信号带宽，但此代价通常是值得的。
通过将MathWorks基于模型的设计和自动生成代码工具与强大的 Xilinx® Zynq SoC以及ADI公司的集成式射频 (RF) 收发器相结合，SDR 系统的设计、验证、测试和实现可以比以前更高效，进而提高无线 电系统的性能并缩短上市时间。
相较于Wi-Fi具有哪些优势?
配备Wi-Fi的无人飞行器可以很容易地连接到手机、笔记本电脑和 其他移动设备，因此使用起来非常方便。但是，对于无人飞行器应 用中的无线视频传输，FPGA和AD9361解决方案具有很多胜过Wi-Fi 的优点。首先，AD9361/AD9364在物理层可通过捷变频率切换和快 速跳频避免干扰。而大多数集成Wi-Fi芯片仍工作于拥挤的2.4 GHz 频带，没有频带选择机制来确保更稳定地无线连接。
其次，若采用FPGA和AD9361解决方案，可由设计工程师灵活定义 和开发传输协议。而Wi-Fi协议为标准协议，基于每个数据包的双 向握手机制。在使用Wi-Fi时，每个数据包必须确认该包已收到并且包中512字节数据在收到时完整无缺。如果丢失一个字节，则整个512字节数据包必须重新发送。8虽然该协议能够确保数据的可靠性，但重新建立无线数据链路的过程非常复杂且费时。TCP/IP协议带来的高延迟将会造成非实时视频和控制，从而可能导致无人飞行器坠落。而SDR解决方案（FPGA加AD9361）使用一个单向数据流，也就是说，空中的无人飞行器可像电视广播一样传输视频信号。当目标是获取实时视频时，就没有重新发送数据包的时间。
再者，对于很多应用，Wi-F i不能保证适当的安全等级。FPG A加AD9361/AD9364解决方案利用加密算法和自定义协议，因此不易受到安全威胁的影响。
与此同时，单向广播数据流可实现的传输距离是Wi-Fi传输距离的两至三倍。8软件定义无线电的灵活性使得数字调制/解调可以根据距离需求而调整，并且适应复杂空间辐射环境中变化的SNR。
结论
本文阐述了使用FPGA和AD9361/AD9364解决方案实现高清无线视频传输的关键参数。凭借捷变频段切换和快速跳频技术，可建立一个更稳定、可靠的无线链路，以对抗空间中日益复杂的辐射环境并减小坠落几率。在协议层，该解决方案使用单向传输以缩减无线链路的建立时间并实现低延迟连接，因此更灵活。在农业生产、电力线检查及监督等工商业应用中，稳定、安全和可靠的传输是成功的关键。
