0 引言
軟件無線電技術(shù)已在當(dāng)今無線通信中得到了迅猛發(fā)展,，并已逐漸成為通信領(lǐng)域的一個新的發(fā)展方向。軟件無線電的基本思想是在一個通用的硬件平臺上,，通過軟件加載的方式并用軟件實(shí)現(xiàn)所有無線電臺的功能,。軟件無線電的理想結(jié)構(gòu)是將A／D、D／A盡可能地靠近天線,?？紤]到目前A／D、D／A的帶寬及DSP的處理能力,，一般采用中頻采樣的軟件無線電結(jié)構(gòu),。
1 HSP50415的功能特點(diǎn)
1．1 HSP50415的內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能
HSP50415由256級深度的FIFO數(shù)據(jù)緩沖器、星座映射器,、成形和內(nèi)插濾波器,、復(fù)數(shù)乘法器、符號率NCO,、載波NCO及雙路DAC組成,。其內(nèi)部組成如圖1所示,。
HSP50415的信號輸入管腳是DIN(0～15)、ISTRB,、TXEN和DATACLK,。數(shù)據(jù)輸入有兩種方式：一種是固定符號速率傳輸方式，一種是猝發(fā)傳輸方式,。在固定符號速率傳輸方式下,，數(shù)據(jù)將以2倍采樣率進(jìn)入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，緩沖區(qū)為256×32bit的FIFO,。一旦一對I和Q數(shù)據(jù)進(jìn)入FIFO,，數(shù)據(jù)會以采樣率的方式讀出。由于FIFO可完成一個串并變換,，可將一路信號變換成I和Q兩路信號，因此,，其輸入端數(shù)據(jù)率是輸出端的2倍,。而在猝發(fā)方式下，當(dāng)數(shù)據(jù)滿或半滿時(shí),，F(xiàn)IFO的標(biāo)志位可觸發(fā)DSP的中斷,，以通知DSP停發(fā)數(shù)據(jù)，這時(shí)便可讀取數(shù)據(jù),。I／O的輸入時(shí)序如圖2所示,。
HSP50415數(shù)字上變頻器的內(nèi)部星座映射圖中有一個用戶可編程查找表(256×8 bit RAM)，這個查找表能支持I／O最大位寬為4 bit (256QAM)的數(shù)據(jù),，可完成各種正交的PM和AM基帶碼映射,。可將I和Q數(shù)據(jù)合并成8 bit數(shù)據(jù)作為地址去查表,，從而得到映射數(shù)據(jù)并以Iout<3：0>和Qout<3：0>的形式輸出,。
HSP50415中的成形濾波器的基本內(nèi)插率為×4、×8或×16,。此外,，還有一個可選的2bit模式以供用戶將抽樣率減少1／2。成形濾波器的運(yùn)算由移位累加器來完成,，其最大輸入采樣率為MIN((CLK×2×2＾twoBITMODE)／(#bit xinterpolation－Rate),，CLK／4)。若使用2 bit模式,，則式中的twoBitMode為1,，否則為0，#bit為輸人數(shù)據(jù)的位數(shù),，interpolationRate為內(nèi)插率,。
HSP50415的半帶濾波器的內(nèi)插率為2,，由于其系數(shù)在偶數(shù)點(diǎn)上為零，因此可將計(jì)算量減少一倍,。而內(nèi)插濾波器則可將半帶濾波器的輸出采樣率插值到最終的采樣率fsout,。數(shù)控振蕩器(NCO)用于為內(nèi)插濾波器提供時(shí)鐘，它允許輸人和輸出采樣率有非整數(shù)倍關(guān)系,。而器件中的乘法器則可把基帶信號調(diào)制到可編程中頻上,。
HSP50415內(nèi)部集成有雙路12位DAC，并可由x／sinx濾波器提供滾降補(bǔ)償,，以實(shí)現(xiàn)模擬輸出,。另外HSP50415還可提供14位數(shù)字輸出。
1．2 HSP50415的主要特點(diǎn)
HSP50415是一個功能強(qiáng)大的可編程調(diào)制器,，編程十分靈活,，同時(shí)，其信號的極性可以通過編程來改變,。HSP50415內(nèi)部集成有高速D／A轉(zhuǎn)換器,，且性價(jià)比較高。此外,，HSP50415還具有功耗低,、精度高、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),，其主要性能特點(diǎn)如下：
◇最高輸出采樣率達(dá)100 MHz,，最高輸入數(shù)據(jù)率達(dá)25 MHz；
◇編程載波NCO和符號NCO均為32位,，精度較高,；
◇可進(jìn)行x／sinx滾降補(bǔ)償；
◇每路有四片64×72位的FIR濾波器,，其系數(shù)RAM可由Intersil公司提供的軟件來產(chǎn)生,；
◇成形濾波器的內(nèi)插率可編程設(shè)置(可以達(dá)到24個符號間隔)，而半帶濾波器和內(nèi)插濾波器的系數(shù)則是固定的,；
◇數(shù)字信號處理能力大于70 dB B(SFDR),；
◇具有14位數(shù)字輸出或雙路12位D／A模擬輸出能力，其D／A處理能力大于50 dB,。
1．3 HSP50415的主要管腳功能
HSP50415的主要引腳功能如下：
CLK：系統(tǒng)時(shí)鐘,；
SYSCLK／2：系統(tǒng)內(nèi)部時(shí)鐘；
DIN<15：0>：數(shù)據(jù)總線,；
CDATA<7：0>：微處理器數(shù)據(jù)總線,；
RD：微處理器讀引腳；
WR：微處理器寫引腳,；
CDATA<7：0>：微處理器地址總線,；
Iout<13：0>,；Qout<13：0>：數(shù)字輸出；
IOUTA,，IOUTB,QOUTA,QOUTB：模擬輸出,；
2*SYMCLK：2倍采樣時(shí)鐘引腳；
REFCLK：參考時(shí)鐘,；
DATACLK：異步數(shù)據(jù)時(shí)鐘,；
TXEN：猝發(fā)模式選通信號；
ISTRB：I路數(shù)據(jù)選通信號,；
INTREQ：中斷請求信號,。
2 HSP50415的初始化及參數(shù)設(shè)置
HSP50415的初始化包括兩部分，一是對控制寄存器的初始化,。二是對成形濾波器系數(shù)RAM及星座映射器RAM的初始化,。HSP50415總共有18個寄存器，通過對這些控制寄存器的訪問,，可以方便地控制256x32位FIFO及其深度,、成形濾波器的階數(shù)、增益調(diào)整,、符號速率、載波頻率以及是否旁路某些模塊等,，以便進(jìn)行硬件調(diào)試,。系數(shù)和控制字的值可以利用Intersil公司網(wǎng)站提供的可執(zhí)行文件sim451．exe和modulator．exe方便地產(chǎn)生。圖3所示是將值為AABBCCDD的控制字送入地址為OC的控制寄存器的工作時(shí)序,。
HSP50415的參數(shù)可由下面的公式確定：
符號率NCO=(symbolrate／Fsout)x232
載波NCO＝(carrierFrequency／Fsout)×232
3 HSP50415的調(diào)制原理及實(shí)現(xiàn)
HSP50415的復(fù)數(shù)乘法器可完成如下運(yùn)算：
Re(S(n))=I(n)cos(nω0ts)-Q(n)sin(nω0ts)
Im(S(n))=Q(n)cos(nω0ts)+I(n)sin(nω0ts)
其中,，S(n)為輸出信號，ω0為載波頻率,，ts為取樣間隔,。這樣，根據(jù)I(n)和Q(n)編碼方式的不同,，即可以完成BPSK,、QPSK、m-QAM等調(diào)制方式,。假如輸入信號為y(n)=sin(nΩT)+jcos(nΩT),，則乘法器的輸出為：
Re(S(n))=I(n)cos(nω0ts)-Q(n)sin(nω0ts)=cos(n(ω0+Ω)ts)
Im(S(n))=Q(n)cos(nω0ts)+I(n)sin(nω0ts)=sin(n(ω0+Ω)ts)
這樣，便可以得到FM調(diào)頻信號,。
4 用HSP50415實(shí)現(xiàn)數(shù)字上變頻
HSP50415編程靈活,，可應(yīng)用于無線電臺的發(fā)射系統(tǒng)中。圖4為HSP50415與TMS320VC5509的接口電路,，該電路可實(shí)現(xiàn)數(shù)字上變頻變換,。
圖4中采用了兩個片選信號,，可用于區(qū)分微處理器端口和數(shù)據(jù)端口。初始化時(shí),，CE2先選通,，DSP通過微處理器接口訪問HSP50415。初始化完成后,，再使CEO選通,，此后，DSP每收到一個中斷,，便通過DATA／FIFO接口向HSP50415發(fā)一個數(shù)據(jù),。將XF連接ISTRB可以表明這個數(shù)據(jù)是I數(shù)據(jù)還是Q數(shù)據(jù)。CEO與AWE相或可產(chǎn)生DATACLK信號,。中斷信號則由2*SYMCLK產(chǎn)生,。
5 結(jié)束語
HSP50415具有強(qiáng)大的調(diào)制功能。只要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整軟件,，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字電臺的多種調(diào)制解調(diào)方式與上變頻功能,。筆者利用一年多時(shí)間，從板子的設(shè)計(jì)到調(diào)試,，做了大量的工作,，從而在該平臺上實(shí)現(xiàn)了2FSK的調(diào)制，并得到了正確的調(diào)制波形,。