軟件無線電的基本思想是以一個通用、標(biāo)準(zhǔn)、模塊化的硬件平臺為依托，用軟件編程來實現(xiàn)無線電通信系統(tǒng)的各種功能，從基于硬件、面向用途的通信系統(tǒng)設(shè)計方法中解放出來。軟件無線電主要由天線、射頻前端、寬帶A／D-D／A轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號處理器（DSP）及各種軟件組成。DSP是軟件無線電的核心，他要完成全部基帶處理功能。��
    隨著無線通信頻段的升高，由于受硬件器件的制約，在實現(xiàn)理想軟件無線電過程中，有兩種演進(jìn)結(jié)構(gòu)即中頻數(shù)字化軟件無線電結(jié)構(gòu)和基帶數(shù)字化軟件無線電結(jié)構(gòu)。本文詳細(xì)討論一種采用中頻數(shù)字化軟件無線電結(jié)構(gòu)的實用短波軟件無線電接收機中的數(shù)字信號處理技術(shù)。��
1  短波軟件無線電接收機的硬件組成��
    短波軟件無線電接收機的硬件組成如圖1所示。��

    圖中射頻轉(zhuǎn)換模塊（RF）包括2個混頻器和相應(yīng)的模擬濾波器，以產(chǎn)生合適的中頻寬帶信號；模／數(shù)轉(zhuǎn)換部分，采用了二中頻并行A／D轉(zhuǎn)換方案，所選芯片為AD9240；數(shù)字信號處理模塊中的數(shù)字下變頻部分，其完成的功能主要有：下變頻、濾除帶外噪聲、降低采樣率等。主要指標(biāo)有動態(tài)范圍、抽取濾波器的性能、頻率分辨率和輸出信號的精度等。所選芯片為Harris公司生產(chǎn)的HSP50016； 數(shù)字信號處理模塊中的數(shù)字信號處理部分，主要完成信息解調(diào)、控制射頻前端和接收面板CPU的控制信號等任務(wù)。我們要求該部分的微處理器芯片速度快、精度高及具有較多便捷的信息傳輸通路和通信端口。所選芯片為TI公司生產(chǎn)的TMS320C31。信號接收過程為：天線接收到的高頻信號(15 kHz~30 MHz)以后，與可調(diào)本地振蕩器(LO1頻率為：62.5~92.5 MHz)相混頻，得到期望的第一中頻信號(62.5 MHz)，再與本地固定振蕩器(LO2頻率為：62.5 MHz) 混頻產(chǎn)生第二中頻信號(2.5 MHz)。然后對此中頻信號用10 MHz的采樣率進(jìn)行A／D并行采樣，采樣后的數(shù)字信號處理采用專門數(shù)字處理器件HSP50016和通用DSP芯片（TMS320C31）聯(lián)合處理方式，在數(shù)字信號處理模塊，先采用數(shù)字下變頻器HSP50016對該數(shù)字信號進(jìn)行下變頻、抽取，得到正交的2路I，Q號，然后再根據(jù)面板發(fā)出的解調(diào)方式來對信號進(jìn)行解調(diào)及信號分析等。解調(diào)后把信號送往D／A口，對FSK調(diào)制方式來說，解調(diào)后信號直接送出數(shù)據(jù)(DATA)。��
2  短波軟件無線電接收機中的數(shù)字信號處理��
2.1  數(shù)據(jù)流的輸入��
    參見圖1，在中頻2.5 MHz上以10 MHz的采樣率f_s完成量化后，其14位的并行數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)字下變頻器HSP50016，HSP50016把f_s=10 MHz的14位并行數(shù)據(jù)變?yōu)?4位的f_s=39062.5 Hz的行數(shù)據(jù)送到DSP的串行口。在DSP里，通過串口中斷接收這些數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)輸出時，DSP將處理后的上、下邊帶信號以f_s=39062.5 Hz采樣率分別送往各自的D／A。��
    HSP50016輸出數(shù)據(jù)的格式為先I后Q，循環(huán)如此，每對數(shù)據(jù)的發(fā)送率是39.0625 kHz(T=25.6 s)。UDSP是通過串口中斷取得這些數(shù)據(jù)的。這就產(chǎn)生一個問題：UDSP怎么知道當(dāng)前取到的數(shù)據(jù)是I還是Q呢?��
    通過對HSP50016的分析，我們知道，I，Q信號并非各占T／2。HSP50016發(fā)送I或Q所需時間是由串口時鐘及數(shù)據(jù)長度決定的。我們定義HSP50016的串口時鐘為5 MHz(不能定義為2.5 MHz，因為信號的中心頻率為2.5 MHz ，而串口時鐘的幅度較大，這樣會有一部分時鐘信號滲漏到信號中，從而使解調(diào)的質(zhì)量大大下降。)，數(shù)據(jù)長度為24位，加上起始及停止位，共26位。��
    這樣發(fā)送I所需時間為：

    HSP50016發(fā)送I，Q數(shù)據(jù)與C31中斷及定時器計數(shù)值之間的時序關(guān)系如圖2所示。��

    圖2(a)是HSP50016發(fā)送I，Q數(shù)據(jù)的順序及時寬。��
    圖2(b)是HSP50016發(fā)送I，Q數(shù)據(jù)的具體過程。��
    圖2(c)是DSP串口的接收過程及串口中斷的發(fā)出時機。��
    圖2(d)表示DSP響應(yīng)串口中斷的過程及在I，Q中斷期間定時器的記數(shù)情況。��
    根據(jù)式(1)及圖2所表示的邏輯關(guān)系，我們只要在程序中設(shè)置一個定時器即可區(qū)分出I或Q信號。設(shè)定時器采用C31內(nèi)部時鐘(C31的工作頻率為60 MHz)，即計數(shù)頻率為15 MHz，則發(fā)送I時可計數(shù)：��
    5.2×15=78個   (2)��
    而發(fā)送Q可計數(shù)：��
    20.4×15=306個   (3)��
    由式(2)、式(3)可得，當(dāng)計數(shù)值＞200時，此時發(fā)送的數(shù)據(jù)為I(實際值應(yīng)該在306左右)；反之則為Q。��
2.2  數(shù)據(jù)的處理與輸出��
    由前面的分析可得，每一對I，Q數(shù)據(jù)的采樣間隔為25.6 μs。其中I中斷占時5.2μs，Q中斷占時20.4 μs。而對信號進(jìn)行處理時，必須等Q到來之后才能進(jìn)行處理。所以對信號的解調(diào)處理放在Q中斷內(nèi)進(jìn)行。而在I中斷內(nèi)，進(jìn)行自動增益控制（AGC）等運算。��
    中斷處理流程如圖3所示。��

    定時器Timer0用于I，Q判斷。��
    IorQJudgeFlag用于表明第1次進(jìn)中斷的I，Q判斷無效。��
2.3  上邊帶信號處理UDSP主程序結(jié)構(gòu)��
    由圖1可見，DSP收到數(shù)據(jù)后，首先進(jìn)行射頻衰減的補償，然后，一路進(jìn)行解調(diào)等處理，最后經(jīng)過AGC放大后輸出；另一路則用于面板電平的指示。DSP根據(jù)檢測電路的過載線和撤線的狀態(tài)進(jìn)行衰減控制。上邊帶DSP(UDSP)的主程序流程圖如圖4所示，主程序工作在查詢狀態(tài)。��

    說明：��
    XF0是UDSP的輸入線，UDSP查詢此線以獲知控制面板是否向其發(fā)出了新的信息。��
    Read－DuRam1是UDSP讀取面板CPU發(fā)送信息并進(jìn)行處理的子程序。若是改變BFO頻率或改變AGC起控門限等一般信息，則做相應(yīng)修改即可；但若改換了工作方式，則需關(guān)閉中斷，并通知Manage以調(diào)入相應(yīng)的處理程序及濾波器系數(shù)等。��
    LSB－Write－Flag是向下邊帶DSP(LDSP)寫入的標(biāo)志。當(dāng)AGC起控門限改變時，此標(biāo)志會置1。主程序查詢到此標(biāo)志為1，會調(diào)用Write－Duram2子程序，以向LDSP寫入信息。��
    Write－Duram2是向LDSP相應(yīng)口寫入控制信息的子程序。��
    Manage是工作方式改變時，裝載新的處理程序及濾波器系數(shù)的子程序。��
    AttenuNum是一個循環(huán)記數(shù)值，SendLevelCode是向CPU發(fā)送當(dāng)前信號強度的子程序。��
    FloatDiv是求自動增益控制中AGC內(nèi)電平值A(chǔ)GC－Clamp倒數(shù)的浮點數(shù)除法子程序。��
    TMS320C31實現(xiàn)UDSP主程序清單如下：��

3  結(jié)語��

    介紹的短波軟件無線電接收機，采用中頻數(shù)字化軟件無線電結(jié)構(gòu)，他是軟件無線電產(chǎn)品的雛形。本設(shè)計方案，在實際應(yīng)用中，取得了良好的效果。��

參考文獻(xiàn)

［1］TMS320C3X User′s Guide.Texas Instruments ［M］，1994��
［2］楊小牛，等.軟件無線電原理與應(yīng)用［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2001