軟件無線電接收機(jī)設(shè)計案例

1、1軟件無線電概述軟件無線電是一種以現(xiàn)代通信理論為基礎(chǔ)，以數(shù)字信號處理為核心，以微電子技術(shù)為支撐的無線通信體系結(jié)構(gòu)。移動通信的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)任何人可以在任何地點(diǎn)、任何時間與其他任何人進(jìn)行任何方式的通信，軟件無線電就是實(shí)現(xiàn)這一日標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)，并且代表著未來移動通信的發(fā)展方向。軟件無線電就是將模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的硬件單元以總線方式連接構(gòu)成通用的硬件平臺，并通過軟件加載實(shí)現(xiàn)各種無線電通信功能的一種開放式體系結(jié)構(gòu)。軟件無線電的天鍵思想是將AD、DA盡可能靠近天線和用軟件來完成盡可能多的無線電功能。 將軟件無線電技術(shù)應(yīng)用于移動通信領(lǐng)域，設(shè)想不需要為每一種新的通信體制重新建網(wǎng)、更換設(shè)備，只需在各個基站中建立統(tǒng)一

2、的硬件平臺，然后不論是現(xiàn)有的各種通信體制和標(biāo)準(zhǔn)，還是將來出現(xiàn)的新的通信體制和標(biāo)準(zhǔn)，都以軟件升級的方式更新?lián)Q代。需要更新的軟件可以通過統(tǒng)一的軟件提供商來供給，軟件都可以以無線電波的形式從空中下載。使用這樣一種理想的軟件無線電概念后，所有通信體制和標(biāo)準(zhǔn)的更新，以及不同通信體制之日J(rèn)的兼容，都可以通過更換適當(dāng)?shù)能浖硗瓿?，這樣既節(jié)省了重新建設(shè)移動通信網(wǎng)絡(luò)的費(fèi)用，又縮短了研究到應(yīng)用的周期。 軟件無線電的主要特點(diǎn)可以歸納如下： (1)靈活性。軟件無線電可以通過增加軟件模塊，很容易增加新的功能?？梢院推渌魏坞娕_進(jìn)行通信，并可以作為其他電臺的射頻中繼，還可以通過無線加載來改變軟件模塊或更新軟件。 (2)開

3、放性。軟件無線電采用了標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的結(jié)構(gòu)，其硬件可以隨著器件和技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展或擴(kuò)展，軟件也可以隨需要而不斷升級。軟件無線電不僅能和新的體制電臺通信，還能與舊的體制電臺兼容。軟件無線電已經(jīng)成為第二代移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。軟件無線電技術(shù)可以解決多種通信標(biāo)準(zhǔn)及頻譜擁擠的問題，以達(dá)到多種通信頻段、多種信道調(diào)制及多種數(shù)據(jù)格式的互操作性。第三代移動通信系統(tǒng)具有多模、多頻段、多用戶的特點(diǎn)，面對多種移動通信標(biāo)準(zhǔn)，采用軟件無線電技術(shù)對于在未來移動通信網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)多模、多頻率、不問斷業(yè)務(wù)能力方面將發(fā)揮重大作用，如基站可以承載不同的軟件來適應(yīng)不同的標(biāo)準(zhǔn)，而不用對硬件平臺改動；基站間可以由軟件算法協(xié)調(diào)，動態(tài)地分配

4、信道與容量，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷可自適應(yīng)；移動臺可以自動檢測接入的信號，以接入不同的網(wǎng)絡(luò)且能適應(yīng)不同的接收時間要求。軟件無線電是近年來發(fā)展起來的新技術(shù)，雖然對它的研究理論上趨于成熟，但是具體實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)上許多技術(shù)問題還需要解決。其中的關(guān)鍵技術(shù)概括：(1)開放式總線結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)。軟件無線電的一個重要特點(diǎn)是其開放性，這主要體現(xiàn)在軟件無線電所采用的開放式標(biāo)準(zhǔn)化總線結(jié)構(gòu)上，只有采用先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)化總線，軟件無線電才能發(fā)揮其適應(yīng)性廣、升級換代方便等特點(diǎn)。由于軟件無線電的研制國內(nèi)外部起步不久，在研制開發(fā)過程中，必須逐步形成標(biāo)準(zhǔn)化的硬件平臺和軟件平臺，而標(biāo)準(zhǔn)化總線是構(gòu)筑上述兩個平臺的奠基石，現(xiàn)有的軟件無線電研究和實(shí)驗系統(tǒng)中一般采

5、用雙總線結(jié)構(gòu)，即：控制總線和高速數(shù)據(jù)總線。控制總線結(jié)構(gòu)如VME總線、PCI總線等，盡可能采用現(xiàn)有的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以便于利用已有的軟件及硬件平臺，加快開發(fā)速度。高速數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)則是軟件無線電體系結(jié)構(gòu)的軟件，目前還沒有形成標(biāo)準(zhǔn)，世界各國都在努力研究，以期得到適合軟件無線電高速數(shù)據(jù)處理的總線結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。(2)智能天線技術(shù)。天線部分是軟件無線電不可替代的硬件出入口，只能靠硬件本身來完成，不能用軟件加載來實(shí)現(xiàn)其全部功能。但是軟件無線電由于其具有智能的、可編程的數(shù)字信號處理核心，所以可以充分利用這一優(yōu)勢，對固定天線接收下來的信號進(jìn)行優(yōu)化組合，達(dá)到提高信噪比、抑制同信道干擾、增大系統(tǒng)容量的目的。固定天線與數(shù)字信號

6、處理核心的結(jié)合，構(gòu)成了可以動態(tài)配置的天線特性，即智能天線。軟件無線電這部分的要求包括：無線能覆蓋所有的工作頻段；能用程序加載的方法對功能及參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。(3)高速AD技術(shù)。軟件無線電對AD要求是非常高的。對它們的要求主要包括采樣速率和采樣精度。采樣速率主要由信號帶寬決定，因為軟件無線電系統(tǒng)的接收信號帶寬較寬，而采樣速率一般要求大于信號帶寬的2.5倍，因此采樣率較高；采樣精度要求在80dB的動態(tài)范圍內(nèi)不能低于12位。除了進(jìn)一步提高器件性能外，還可采取多個ADC并聯(lián)使用的方法。(4)數(shù)字下變頻技術(shù)。數(shù)字下變頻(DDC，Digital Down Converter)是AD后首先要完成的處理工作，包括

7、數(shù)字下變頻、濾波和二次采樣，是系統(tǒng)中的數(shù)字處理運(yùn)算量最大的部分，也是最難完成的部分。(5)高速數(shù)字信號處理技術(shù)。高速數(shù)字信號處理部分主要完成基帶處理、調(diào)制解調(diào)、比特流處理和編譯碼等工作。這部分工作用高速數(shù)字信號處理器(DSP)完成，這是軟件無線電的一個核心部件，但也是一個主要瓶頸。單路數(shù)字語音編譯碼，調(diào)制解調(diào)能用單個DSP實(shí)現(xiàn)。當(dāng)單個DSP處理能力不足時，可采用多個DSP芯片并行處理提高運(yùn)算能力。(6)信令處琿技術(shù)。在現(xiàn)代的移動通信系統(tǒng)中，信令部分已經(jīng)是用軟件完成的，軟件無線電的任務(wù)是將通信協(xié)議及軟件標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和模塊化。無線接入是無線通信的重要內(nèi)容，其協(xié)議的主體是公共空間接口，目前已經(jīng)形成

8、許多不同的標(biāo)準(zhǔn)。因此，當(dāng)用軟件無線電實(shí)現(xiàn)多?；ヂ?lián)時，使用通用信令處理是必要的。這就需要把現(xiàn)有的各種無線信令按軟件無線電的要求劃分成幾個標(biāo)準(zhǔn)的層次，開發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)的信令模塊，研究通用的信令框架。2軟件無線電結(jié)構(gòu)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，通過加載軟件來實(shí)現(xiàn)各種無線電功能，從基于硬件、面向用途的電臺設(shè)計方法中解放出來。功能的軟件化勢必要求減少功能單一、靈活性差的硬件電路，尤其減少模擬環(huán)節(jié)，把數(shù)字處理(AD、DA)盡可能靠近大線。軟件無線電主要由三部分組成，即射頻處理(含天線)前端；高速AD、DIA；數(shù)字信號處理(DSP)。2.1 理想的軟件無線電結(jié)構(gòu) 軟件無線電的核

9、心思想是將AD、DA盡可能地靠近天線，盡早地將天線接收下來的模擬信號數(shù)字化，DSP對AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進(jìn)行同步提取(載波恢復(fù)、時鐘恢復(fù)和幀同步)、信號調(diào)制樣式的自動識別、信道解碼、信源解碼、信號特征提取(解調(diào))。理想的軟件無線電結(jié)構(gòu)如圖5-l所示，其中接收機(jī)部分是對天線接收到的射頻信號直接進(jìn)行全寬帶AD轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的高速數(shù)據(jù)流送DSP處理，最后由窄帶DA轉(zhuǎn)換為語音、數(shù)據(jù)或者圖像輸出。然而，這樣不但目前AD器件采樣率、輸入帶寬無法滿足所述軟件無線電結(jié)構(gòu)要求，而且后續(xù)的DSP也無法實(shí)時處理大量的高速數(shù)據(jù)流，所以這是一種理想的軟件無線電結(jié)構(gòu)。2.2 實(shí)際可行的軟件無線電接收機(jī)結(jié)構(gòu)由于AD器件的限制

10、和DSP的瓶頸，目前設(shè)計軟件無線電接收機(jī)的折衷方案是：一方面把射頻信號通過混頻搬移到中頻再帶通采樣，使得AD采樣率、輸入帶寬滿足系統(tǒng)要求；另一方面是在DSP前加數(shù)字下變頻器。軟件無線電接收機(jī)在中頻接收下來的是系統(tǒng)的整個頻段，而對于一個通信用戶而言只占用一個很窄的信道，如TACS系統(tǒng)中，系統(tǒng)頻段為15MHz，而信道只占25kHz。同樣，GSM系統(tǒng)中整個系統(tǒng)頻帶為25MHz，而信道帶寬為200kHz，其系統(tǒng)頻段與信道帶寬關(guān)系如圖5-2所示。所以，對中頻寬帶信號AD采樣后可以實(shí)行信道分離，這樣就只需處理某一信道數(shù)據(jù)了。另外，中頻數(shù)字化后產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)流如果直接送DSP處理，將給DSP帶來巨大的運(yùn)算壓

11、力。如中頻為50MHz，AD Nyquist采樣速率為100MHz，而DSP每處理一個采樣信號，大約需要100次運(yùn)算，那么總共需要的運(yùn)算速率為100100=104MOPS(Million OperationsPer Second)。這樣高的運(yùn)算速率，目前DSP芯片還難以達(dá)到。數(shù)字下變頻器(Digital DownConverter)正是一種解決以上問題的可編程器件，它一方面從包含所有信道的寬帶信號中分別提取需要的窄帶信號；另一方面，對分離出的窄帶信號再進(jìn)行信號抽取、濾波，降低頻率，便于后續(xù)的DSP處理。目前實(shí)際可行的軟件無線電接收機(jī)結(jié)構(gòu)如圖5-3所示。天線接收下來的射頻信號先經(jīng)過混頻器混頻到中

12、頻，再通過帶通濾波器后由寬帶高速AD帶通采樣，采樣后的高速數(shù)據(jù)流由數(shù)字下變頻器信道選擇、頻率抽取后送由DSP實(shí)時處理。3軟件無線電接收機(jī)硬件設(shè)計軟件無線電接收機(jī)主要包括高速AD部分設(shè)計，數(shù)字下變頻部分設(shè)計和基帶數(shù)字信號處理部分設(shè)計。本節(jié)針對以上3個部分分別介紹高速ADC AD6640，數(shù)字下變頻器AD6620，高速DSP TMS320C6713的工作原理及其在中頻軟件無線電接收機(jī)子系統(tǒng)中的應(yīng)用。3.1高速AD部分設(shè)計軟件無線屯的核心思想之一就是要將ADC、DAC盡可能地靠近天線。這就給ADC的采樣率、采樣精度、動態(tài)范圍等特征提出了很高的要求。ADC的特性指標(biāo)包括采樣率、采樣精度、信噪比(SNR

13、，SignalNoise Rate)、無寄生動態(tài)范圍(SFDR，Spurious-Free Dynamic Range)、模擬輸入帶寬及功耗等。對高速應(yīng)用來說，ADC動態(tài)特性是非常重要的，而SNR和SDDR是能夠比較準(zhǔn)確地衡量ADC動態(tài)特性的重要參數(shù)。AD6640就是這樣一款高性能的高速ADC芯片。AD6640采樣率可達(dá)65MHz；12位精度；有著80dB無寄生動態(tài)范圍；全功率模擬輸入帶寬為70MHz；3.3V或5V CMOS兼容輸出；二進(jìn)制補(bǔ)碼格式輸出。典型應(yīng)用包括CellularPCS基站；多通道多模式接收機(jī)；GPS抗干擾接收機(jī)；通信接收機(jī)；相控陣接收機(jī)等。AD6640功能方框圖如圖5-4

14、所示。AD6640采用的是兩級子區(qū)式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，這種設(shè)計既保證了所需的轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度，又降低了功耗，同時也減小了模片尺寸。從圖5-4中可以看出，AD6640的模擬信號輸入方式為差分結(jié)構(gòu)，模擬信號首先經(jīng)過緩沖，然后進(jìn)入第一個采樣保持器(THl)。當(dāng)采樣時鐘為高時，THl進(jìn)入保持狀態(tài)。THl的保持值作為粗6位ADC(ADCl)的輸入，其輸出用于驅(qū)動一個6位DA轉(zhuǎn)換器(DACl)。如將延遲的模擬信號與DACl的輸出相減，則可在保持器TH3的輸入端產(chǎn)生剩余信號。保持器TH2的作用是為ADCl數(shù)字延遲后的一個模擬信道延遲進(jìn)行補(bǔ)償。將ADCl和ADC2相加，并將修正后的結(jié)果傳至數(shù)字誤差校正單元，便可以輸

15、出最終的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果。中頻寬帶信號經(jīng)過AD6640帶通采樣后，接下來面臨的問題是對極大量數(shù)據(jù)流的處理。由于DSP的處理瓶頸，軟件無線電接收機(jī)中引入數(shù)字下變頻器，一方面足將包含所有信道的寬帶信號進(jìn)行分離出某一用戶窄帶信道；另一方面對分離出的某一用戶信道信號抽取、濾波，降低數(shù)據(jù)速率后南DSP實(shí)時處理。Analog Device公司推出的AD6620就是一款能很好地完成以上任務(wù)的數(shù)字下變頻器。AD6620采用了信號多級抽取理論，數(shù)字混頻正交變換理論，使用了級聯(lián)積分梳狀濾波，是一款高性能的可編程數(shù)字下變頻器。AD6620將中頻數(shù)字信號搬移到基帶，實(shí)現(xiàn)數(shù)字下變頻、抽取、低通濾波等功能。單通道實(shí)數(shù)輸

16、入信號最高頻率達(dá)67msps：單通道復(fù)數(shù)輸入信號或分集信道實(shí)數(shù)輸入信號最高頻率達(dá)33.5msps。AD6620典型應(yīng)用包括軟件無線電接收機(jī)、基站收發(fā)信機(jī)(AMPS、TDMA、GSM和CDMA等)。AD6620功能方框圖如圖5-5所示。AD6620是一個數(shù)字信號接收處理芯片，內(nèi)部由4個串取處理單元組成，分別是：頻率變換單元、二級固定系數(shù)積分梳狀濾波抽取濾波器(CIC2)、五級固定系數(shù)積分梳妝濾波抽取濾波器(CIC5)和一個系數(shù)可編程的RAM系數(shù)濾波器(RCF)單元。其中，頻率變換器的作用是實(shí)現(xiàn)數(shù)字下變頻，將巾頻信號搬移到基帶；抽取濾波器的作用是降低數(shù)據(jù)率，獲得能夠為DSP處理的較低速率數(shù)據(jù)流；R

17、AlVl系數(shù)濾波器設(shè)計的目的是盡可能使低通目標(biāo)信號通過，并抑制帶外干擾信號。AD6620輸入的數(shù)據(jù)可以是實(shí)數(shù)和復(fù)數(shù)。如果輸入的是實(shí)數(shù)，AD6620可以工作在單通道或分集信道模式。分集信道模式(Diversity Channel Real)，典型的應(yīng)用在分集接收機(jī)(DiversityReceiver)。頻率轉(zhuǎn)換單元由一個32位的復(fù)數(shù)數(shù)控振蕩器實(shí)現(xiàn)，輸入這郜分的實(shí)數(shù)分為同相(I)和正相(Q)信號。復(fù)數(shù)數(shù)控振蕩器實(shí)現(xiàn)信號由中頻到基帶的搬移。頻率轉(zhuǎn)換單元之后是二級固定系數(shù)，積分梳妝濾波器(CIC2)，抽取率是216，這部分?jǐn)?shù)據(jù)的輸入速率等于輸入數(shù)據(jù)率samp，CIC2的輸出數(shù)據(jù)率samp2由CIC2的

18、抽取率MCIC2決定，即samp2=samp/MCIC2。CIC2之后是五級固定系數(shù)，積分濾波器(CIC5)，抽取率是132。CIC5的輸出數(shù)據(jù)率samp5,由CIC2的抽取率MCIC2和CIC5的抽取率Mcic5決定，即samp5=sap/(MCIC2MCIC5)。濾波器CIC2和CIC5的響應(yīng)由抽取率定義，目的是降低數(shù)據(jù)速率，使得后續(xù)的RAM系數(shù)濾波器(RCF)每次輸出能運(yùn)算更多的階數(shù)。RCF濾波器是20位系數(shù)。抽取率可編程的積和(sum-of-product)濾波器，抽取率是132，最大能處埋256階。AD6620的整個濾波器響應(yīng)部分包括以上3個級聯(lián)的抽取濾波器CIC2、CIC5、RCF

19、。每個連續(xù)的濾波器都能使帶寬變窄。在第一部分更多地抽取將減少整個抽取階段耗費(fèi)的資源。數(shù)據(jù)最后通過并行口或者串行口輸出。3.3 DSP部分設(shè)計高速數(shù)字信號處理部分是軟件無線電的核心，它要完成全部基帶處理功能，如信號檢測、同步獲取、解調(diào)等基本功能，還要完成加密、糾錯、均衡、信號環(huán)境評估、信道接入控制、網(wǎng)絡(luò)管理等功能。軟件無線電接收機(jī)中選用TI公司推出的目前最先進(jìn)的浮點(diǎn)DSPTMS320C6713。 TMS320C6713內(nèi)有8個并行的處理單元，分為相同的兩組。其體系結(jié)構(gòu)采用超K指令字(VLIW，VelociTM Advanced Very Long Instruction Word)結(jié)構(gòu)，甲指令長

20、 32位，8個指令組成一個指令包，總共字長為832=256位。芯片內(nèi)部設(shè)置了專門的指令分配模塊，可以將每個256位的指令包同時分配到8個處理單元，并由8個單元同時運(yùn)行。芯片的最高時鐘頻率達(dá)225MHz，這是通過片內(nèi)鎖相環(huán)路(PLL)將輸入時鐘倍頻后獲得的。當(dāng)芯片內(nèi)部8個處理單元同時運(yùn)行時，其最大處理能力可以達(dá)到1800MIPS。TMS320C6713功能及CPU方框圖如圖5-6所示。TMS320C6713的8個獨(dú)立的功能單元中有兩個乘法器(32位結(jié)果)和6個算術(shù)邏輯單元(32位40位)。它采用加載存儲(loadstore)體系結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)在多處理器之間傳輸依靠32位通用寄存器。TMS320C67

21、13的指令集可以進(jìn)行字節(jié)尋址，獲得8位16位32位數(shù)據(jù)，因此存儲器可以得到充分的利用。指令集中有位操作指令，包括位域抽取、設(shè)置、清除，以及位計數(shù)、歸一化等。所有的指令都是條件執(zhí)行指令，可以根據(jù)某種條件決定是否執(zhí)行。TMS320C6713的存儲器尋址空間為32位，其中芯片內(nèi)部集成了17Mb片內(nèi)SRAM。片內(nèi)RAM分為兩塊：一是內(nèi)部程序Cache存儲器，采用了LlP/L2兩級緩沖結(jié)構(gòu)；二是內(nèi)部數(shù)據(jù)Cache存儲器，分為兩路，也采用了LIDL2兩級緩沖結(jié)構(gòu)。32位外部存儲器接口包括直接同步存儲器接口，可以和同步動態(tài)存儲器(SDRAM)、同步突發(fā)式靜態(tài)存儲器(SBSRAM)連接，主要用于大容量高速存儲

22、：還包括直接異步存儲器接口，可與靜態(tài)存取器(SRAM)、只讀存取器(EPROM)連接，主要用于小容量數(shù)據(jù)存儲和程序存儲：還有直接外部控制接口，可與先進(jìn)先出寄存器(FIFO)連接，這是控制接口線最少的方式。因此TMS320C6713可以配置不同速度、不同容量、不同復(fù)雜程度的存儲器。 TMS320C6713還包含豐富的片上外設(shè)，包括：16通道增強(qiáng)型直接存儲器存取協(xié)處理器，用于控制數(shù)據(jù)的EDMA傳輸；16位主機(jī)端口接口，可以將TMS320C6713配置為宿主機(jī)的DSP加速器；兩個多通道音頻串行口，便于音頻信號的輸入輸出處理；兩個多通道串行緩沖口，便十DSP和外設(shè)串行通信；兩個32位通用定時器；16引

23、腳的通用I/O口(可設(shè)置外部中斷源)；兩個I2C總線；靈活的鎖相環(huán)路時鐘發(fā)生器(4、5、25；1、2、32)，可以對輸入時鐘進(jìn)行不同的倍頻和分頻。此外，芯片內(nèi)部還有基于IEEE-1149.1標(biāo)準(zhǔn)的邊際掃描接口(JTAG)，可用于芯片的自檢和開發(fā)。根據(jù)節(jié)介紹的實(shí)際可行的軟件無線電接收機(jī)結(jié)構(gòu)，設(shè)計基于高速AD-AD6640、數(shù)字下變頻器AD6620、高速浮點(diǎn)DSP TMS320C6713的單通道軟件無線電接收機(jī)，其結(jié)構(gòu)框圖如圖5-7所示，其原理圖如圖5-8所示。中頻軟件無線電接收機(jī)中高速ADC AD6640對中頻寬帶信號采樣量化。數(shù)字下變頻器并行接收AD6640并行輸出的高速數(shù)據(jù)流，對其進(jìn)行正交基

24、帶變換，即下變頻、多級抽取、濾波。高速浮點(diǎn)DSP TMS320C6713通過多通道緩沖串行口(McBSP)同步串行接收基帶正交信號I、Q，并對接收的信號進(jìn)行正交解調(diào)處理。軟件無線電接收機(jī)中，AD6620接收AD6640并行輸出的12位高速數(shù)據(jù)信號，并通過使用相同的外部時鐘同步。DSP和AD6620按串行通信(PARSER=0)的方式連接，AD6620工作地主模式(SBM=1)，向TMS320C6713的多通道緩沖串行口McBSPl發(fā)送時鐘同步信號(SCLKCLKRl)，幀同步信號(SDFSFSRl)，McBSPl同步接收AD6620發(fā)送的數(shù)據(jù)(SDODRl)。另外，軟件無線電接收機(jī)中AD662

25、0內(nèi)部參數(shù)由PC通過IEEE1284標(biāo)準(zhǔn)并行端口設(shè)置。4軟件無線電接收機(jī)軟件設(shè)計軟件無線電的核心思想之一就是用軟件實(shí)現(xiàn)盡可能多的無線電硬件功能。本節(jié)重點(diǎn)介紹軟件無線電接收機(jī)中 TMS320C6713 DSP和數(shù)字下變頻器AD6620之間的接口程序設(shè)計和信號解調(diào)算法的DSP程序?qū)崿F(xiàn)，DSPBIOS實(shí)時操作系統(tǒng)嵌入數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理線程，構(gòu)建DSP應(yīng)用的程序結(jié)構(gòu)。此外，本節(jié)還介紹了軟件無線電接收機(jī)中的高效數(shù)字濾波及其基于可編程器件AD6620的實(shí)現(xiàn)。4.1 TMS320C6713 McBSP和AD6620接口程序設(shè)計實(shí)時信號傳輸與處理系統(tǒng)要求系統(tǒng)在有限的時間內(nèi)同時完成大量的數(shù)據(jù)傳輸和信號的算法處理

26、，選取合理有效的算法固然至關(guān)重要，同時選擇有效的數(shù)據(jù)傳輸方法也不容忽視。在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)傳輸所花費(fèi)的時間往往超過數(shù)據(jù)處理的時間，成為實(shí)時信號處理系統(tǒng)的瓶頸。 軟件無線電接收機(jī)中，基于McBSP和EDMA實(shí)現(xiàn)的DSP和外設(shè)之間的串行通信，傳輸效率高。采用PING-PONG緩沖，傳輸更穩(wěn)定。奉節(jié)所論述的信號傳輸和處理方法通用性強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于其他數(shù)據(jù)傳輸和信號處理領(lǐng)域，如實(shí)時語音信號處理系統(tǒng)、實(shí)時圖像處理系統(tǒng)、多路信號實(shí)時采集監(jiān)控系統(tǒng)。 1McBSP設(shè)置TMS320C6713提供了2個高速多通道緩存串行口(McBSP)。McBSP提供了雙級緩存的發(fā)送寄存器和三級緩存的接收寄存器，具有仝雙工的

27、同步或異步通信功能，允許連續(xù)的數(shù)據(jù)流傳輸；數(shù)據(jù)發(fā)送和接收有獨(dú)立可編程的幀同步信號；能夠與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的解碼器、模擬接口芯片或其他串行AD與DA設(shè)備、SPI設(shè)備等直接相接；支持外部時鐘輸入或內(nèi)部可編程時鐘；每個串行口最多可支持128通道的發(fā)送和接收；串行字長度可選，包括8、12、16、20、24和32位：支持律和A律數(shù)據(jù)壓縮擴(kuò)展。McBSP方框圖如圖5-9所示。McBSP通過7個引腳(DX、DR、cLKX、CLKR、FSX、FSR和CLKS)與外設(shè)接口。DX和DR引腳完成與外部設(shè)備進(jìn)行通信時數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，由CLKX、CLKR、FSX、FSR實(shí)現(xiàn)時鐘和幀同步的控制，由CLKS來提供系統(tǒng)時鐘。發(fā)送數(shù)

28、據(jù)時，CPU或EDMA控制器將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫到數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器(DXR，Data transmitregister)，在FSX和CLKX作用下，由DX引腳輸出。接收數(shù)據(jù)時，來自DR引腳的數(shù)據(jù)在FSR和CLKR作用下，從數(shù)據(jù)接收寄存器(DRR，Data receive register)中讀出數(shù)據(jù)。接收和發(fā)送幀同步脈沖既可以由內(nèi)部采樣速率產(chǎn)生器產(chǎn)生，又可以由外部脈沖源驅(qū)動，McBSP分別在相應(yīng)時鐘的上升沿和下降沿進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測。串行口的操作由串行口控制寄存器(SPCR，Serial Port Control Register)、引腳控制寄存器(PCR，Pin Control Register)、采樣

29、率產(chǎn)生寄存器(SRGR，Sample Rate Gener-atoR register)、發(fā)送控制寄存器(XCR)和接收控制寄存器(RCR)來控制。接收控制寄存器RCR和發(fā)送控制寄存器XCR分別設(shè)置接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)各種參數(shù)，如接收數(shù)據(jù)相數(shù)、幀長度等。McBSP可以硬件中斷CPU來處理串口接收的數(shù)據(jù)(RINT)或向串口發(fā)送數(shù)據(jù)(XINT)，也可以通過發(fā)送同步事件給EDMA，讓EDMA來處理串口接收的數(shù)據(jù)(REVT)或向串口發(fā)送數(shù)據(jù)(XEVT)。軟件無線電接收機(jī)子系統(tǒng)中，DSP和AD6620按串行通信(PAR/SER=0)的方式連接，AD6620工作于主模式(SBM=I)，TMS320C6713工

30、作在從模式。AD6620向McBSPl發(fā)送時鐘同步接收信號(SCLKCLKR)，幀同步信號(SDFSFSR)。McBSPl同步接收AD6620發(fā)送的數(shù)據(jù)(SDODR)。在軟件無線電接收機(jī)中，按照mcbspCfgl數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)配置McBSPI各控制寄存器。mcbspCfgl結(jié)構(gòu)定義如下：2EDMA設(shè)置 TMS320C6713提供了16通道獨(dú)立的自加載EDMA協(xié)處理器，用于控制數(shù)據(jù)的EDMA傳輸。EDMA控制器可以在不占用CPU資源情況下完成映射存儲空間中的數(shù)據(jù)搬移。每個EDMA通道通過主控寄存器、副控寄存器、傳輸計數(shù)寄存器、源地址寄存器、目標(biāo)地址寄存器、全局地址寄存器組、全局索引寄存器組設(shè)定工作方式

31、。EDMA控制器結(jié)構(gòu)如圖5-10所示，包括事件和中斷處理寄存器(Event and interruptprocessing registers)、事件編碼器(Event encoder)、參數(shù)隨機(jī)存儲器(Parameter RAM)和地址產(chǎn)生硬件(Address generation hardware)。EDMA事件由事件寄存器捕獲，一個事件就是觸發(fā)一個EDMA通道開始傳輸?shù)耐叫盘?。如果有多個事件同時發(fā)生，可以通過事件編碼器來協(xié)調(diào)解決。對應(yīng)事件的傳輸參數(shù)存儲在EDMA參數(shù)隨機(jī)寄存器(Parameter RAM)中，傳遞給地址產(chǎn)生硬件。地址產(chǎn)牛硬件產(chǎn)生EMIF和(或)外設(shè)的地址，執(zhí)行必要的讀寫

32、傳輸操作。中頻軟件無線電接收機(jī)子系統(tǒng)中利用EDMA結(jié)合McBSPl實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行接收。EDMAl將McBSPI DRR內(nèi)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存內(nèi)部高速存儲區(qū)(Ping緩沖區(qū)和Pong緩沖區(qū))，供DSP解調(diào)，其同步事件是McBSPl接收事件(REVTl)。EDMA結(jié)合McBSP的數(shù)據(jù)傳輸，把DSP從頻繁的處理串口數(shù)據(jù)任務(wù)中解放出來，使DSP可以主要用來執(zhí)行系統(tǒng)核心數(shù)字信號處理算法，提高了系統(tǒng)運(yùn)行效率，增強(qiáng)了系統(tǒng)實(shí)時性。在軟件無線電接收機(jī)中，按照gEdmaConfigRcv數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)配置EDMA各控制寄存器。gEdmaConfigRcv結(jié)構(gòu)定義如下：3PING-PONG緩沖PING-PONG緩沖是一種同時利用兩個

33、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。使用PING-PONG緩沖是因為在傳輸和處理數(shù)據(jù)過程中單個緩沖區(qū)數(shù)據(jù)很容易被覆蓋。PING-PONG緩沖方式的連續(xù)執(zhí)行，總是保持一個緩沖區(qū)激活用于數(shù)據(jù)傳輸，而另一個緩沖區(qū)保持靜態(tài)穩(wěn)定地由DSP處理數(shù)據(jù)。軟件無線電接收機(jī)中PING-PONG緩沖方式數(shù)據(jù)傳輸過程如圖5-11所示。軟件無線電接收機(jī)中，EDMA首先配置使用PING緩沖，當(dāng)該緩沖區(qū)滿時，EDMA中斷CPU處理該緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)。同時，EDMA利用自動初始化功能自動裝載PONG緩沖初始化設(shè)置并啟動PONG緩沖區(qū)傳輸數(shù)據(jù)。同樣，當(dāng)PONG緩沖區(qū)滿時，EDMA中斷CPU處理該緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)并肩動PING緩沖區(qū)傳輸數(shù)據(jù)，如此

34、反復(fù)。這樣，緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)可以保證不被覆蓋的條件下由DSP來處理，數(shù)據(jù)的傳輸也是連續(xù)的。軟件無線電接收機(jī)中使用PING-PONG緩沖方式，設(shè)置PING緩沖區(qū)gBuflferRcvPing和PONG緩沖區(qū)gBufferRcvPong接收數(shù)據(jù)；另外，還相應(yīng)開辟兩個存儲緩存區(qū)gBuffeiPing和gBufferPong來存取DSP處理后實(shí)驗數(shù)據(jù)供實(shí)驗測試用。所以軟件無線電接收機(jī)中設(shè)置了4個邏輯緩沖區(qū)，即：軟件無線電具有靈活性、可擴(kuò)展性等主要特點(diǎn)，這主要是因為軟件無線電的所有功能都是用軟件來實(shí)現(xiàn)(定義)的，通過軟件的增加、修改或升級就可以實(shí)現(xiàn)新的功能?？梢哉f，功能的軟件化是軟件無線電的最大優(yōu)勢之一。

35、在所有的軟件中，數(shù)字信號處理軟件占據(jù)著重要的地位，例如編碼、調(diào)制、解調(diào)、解碼、同步提取、頻譜分析等都可以采用信號處理算法來實(shí)現(xiàn)。本節(jié)著重以DSP解調(diào)算法為例，介紹軟件無線電接收機(jī)中信號處理算法的DSP實(shí)現(xiàn)。 1軟件無線電解調(diào)算法通用模型軟件無線電的幾乎所有功能都將用軟件來實(shí)現(xiàn)，解調(diào)也不例外。軟件無線電的解調(diào)一般采用相干解調(diào)的方法。數(shù)字相干解調(diào)的方法從原理上講和模擬相干解調(diào)是一樣的。常見于模擬解調(diào)電路的相干解調(diào)法(指用一個同相同頻的本地載波去相干解調(diào))，當(dāng)同頻同相不滿足時，解調(diào)輸出會嚴(yán)重失真。例如，在移動通信中，接收的信號受到嚴(yán)重衰落時，提取出來的載波質(zhì)量往往達(dá)不到要求，特別是在多普勒效應(yīng)等引起

36、的偏頻環(huán)境下更是如此。由于正交解調(diào)法在一定程度上能克服以上弱點(diǎn)，因此，軟件無線電中的解調(diào)一般采用數(shù)字正交解調(diào)法。正交調(diào)制法產(chǎn)生的調(diào)制都能用正交解調(diào)法解調(diào)，而且一般調(diào)制都能用正交調(diào)制法進(jìn)行，也就是說，正交解調(diào)法從理論上說可以對幾乎所有的調(diào)制樣式進(jìn)行解調(diào)。圖5-12所示的數(shù)字正交變換通用模型顯示了ADC采樣后的數(shù)字序列S(n)和兩個正交的本振序列cos(cn)和sin(c，n)相乘，再通過低通濾波器來實(shí)現(xiàn)正交解調(diào)過程。盡管調(diào)制樣式多種多樣，但實(shí)質(zhì)上調(diào)制不外乎用調(diào)制信號去控制載波的某一個(或幾個)參數(shù)，使這個參數(shù)按照調(diào)制信號的規(guī)律變化的過程。載波可以是正弦波或脈沖序列，以正弦波為載波的調(diào)制叫做連續(xù)波

37、調(diào)制。這里只討論連續(xù)波調(diào)制信號的解調(diào)。對于連續(xù)波調(diào)制，已調(diào)信號的表達(dá)式為：調(diào)制信號可以分別“寄生”在已調(diào)信號的振幅A(n)、頻率(n)和相位(n)中，相應(yīng)的調(diào)制就是調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相這三類熟知的調(diào)制方式。由于頻率和相位有著一定的關(guān)系，為了便于分析，可以將式(5-1)改寫為這就是我們所希望得到的同相和正交兩個分量，根據(jù)XI(n)、XQ(n)，就可以對各種調(diào)制樣式進(jìn)行解調(diào)，三大解調(diào)算法如下：在利用相位差分計算瞬時頻率，即(n)= (n)- (n-1)時，由于計算 (n)要進(jìn)行除法和反正切運(yùn)算，這對于非專用數(shù)字處理器來說是復(fù)雜的，在用軟件實(shí)現(xiàn)時也可以用下面的方法來計算瞬時頻率(n)：上式就是利用xI(

38、n)、xQ(n)直接計算n)的近似公式。這種算法只用乘減運(yùn)算，計算比較簡便。2AM信號軟件無線電解調(diào)算法式中，A(n)=Ao(n)；Aom(n)：m(n)為調(diào)制信號， o為載波的初始相位。 對信號進(jìn)行正交分解，得同相分量和正交分量：減去直流分量Ao就解得調(diào)制信號m(n)。這種方法具有較強(qiáng)的抗載頻適配能力，即本地載波與信號載波之間允許一定的頻率偏差。由于傳輸信道或其他一些原因(例如，對未知信號載波頻率信號進(jìn)行接收解調(diào)時，載頻估計不準(zhǔn))而造成本地載波與信號載波之間存在頻差和相差時，同相分量和正交分量進(jìn)行表示為：所以，AM信號用正交解調(diào)法解調(diào)時，不需要載頻嚴(yán)格的同頻同相。從以上分析過程中可知，理論上

39、失配可以任意大，但由于失配時，同相和正交分量相當(dāng)于調(diào)制在以失配頻率為載頻的載波上，失配嚴(yán)重時，信號會超出數(shù)字信道而發(fā)生失真。當(dāng)然，這種現(xiàn)象一般不會發(fā)生，因為，即使是對未知載波頻率的信號進(jìn)行接收解調(diào)時，頻率估計頻差不會超過50Hz。3AM正交解調(diào)算法程序設(shè)計EDMA將McBSP串行接收地經(jīng)過AD6620正交基帶變換后的I、Q兩路正交信號交叉存取在PING或PONG緩沖區(qū)內(nèi)，如圖5-11所示。這時即可根據(jù)前面介紹的AM解調(diào)算法，處理I、Q信號實(shí)現(xiàn)AM解調(diào)。根據(jù)式(4-14)，則凋制信號A(n)為：式中，xI(n)為同相分量，XQ(n)正交分量，都是16位無符號數(shù)，交叉存取在接收緩沖區(qū)(gBuffe

40、rPingR或gBufferPongR)中。解調(diào)算法程序就是對同相分量和正向分量序列做平方和、開方運(yùn)算處理，輸出調(diào)制信號A(n)保存在緩存區(qū)gBufferPing或gBufferPong中，由CCS軟件實(shí)時分析。AM解調(diào)算法程序流程如圖5-13所示。另外，為了提高代碼執(zhí)行效率，主程序調(diào)用了TI公司所提供的高速浮點(diǎn)DSP數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)庫中的數(shù)學(xué)函數(shù)來做程序中必要的乘方、開方等數(shù)學(xué)運(yùn)算。該函數(shù)庫中的數(shù)學(xué)函數(shù)都是根據(jù)DSP硬件處理單元結(jié)構(gòu)優(yōu)化編譯過的匯編函數(shù)，執(zhí)行效率非常高。AM解調(diào)算法TMS3206713 DSP程序?qū)崿F(xiàn)代碼如下：43 DSPBlOS構(gòu)建軟件無線電接收機(jī)信號傳輸和處理軟件流程DSPB

41、IOS是一個功能豐富、可擴(kuò)展的內(nèi)核服務(wù)集，開發(fā)人員可以用來管理系統(tǒng)級的資源和構(gòu)建DSP應(yīng)用的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。DSPBIOS所提供的內(nèi)核服務(wù)在代碼大小和性能上進(jìn)行了專門優(yōu)化，可以應(yīng)用于T=MS320C5000和TMS320C6000系列的DSP。通過使用DSPBIOS，DSP開發(fā)者可以：(1)使用多線程技術(shù)高效地管理DSP MIPS;(2)使用標(biāo)準(zhǔn)接口的IO和中斷；(3)高效地定義和配置系統(tǒng)資源，如系統(tǒng)內(nèi)存；(4)通過實(shí)時分析工具對用戶應(yīng)用程序的運(yùn)行狀況實(shí)時查看；(5)向用戶的目標(biāo)應(yīng)用程序添加數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并圍繞一組相關(guān)線程來加以組織；(6)向新的TMS320 DSP移植更加容易。 1DSPBIOS簡介DS

42、PBIOS是一個用戶可剪裁的實(shí)時操作系統(tǒng)，由Texas Instruments Code composerStudio 2.0集成。DSPBIOS展開如圖5-14所示，主要有3部分組成：多線程實(shí)時內(nèi)核(Scheduling)、實(shí)時分析工具(1nstrumentation)和芯片支持庫(CSL，Chip Support Library)，另外還包括系統(tǒng)設(shè)置(Sysmm)、同步信號(Synchronization)、輸入輸出(InputOutput)。操作系統(tǒng)維護(hù)調(diào)度多線程的運(yùn)行，只需將定制的數(shù)字信號算法作為一個線程嵌入到系統(tǒng)即可芯片支持庫設(shè)置管理外設(shè)資源，復(fù)雜的外設(shè)寄存器初始化可以直接利片j圖形

43、工具配置。實(shí)時分析工具可以幫助分析算法實(shí)時運(yùn)行情況。DSPBIOS把由配置工具創(chuàng)建對象的靜態(tài)和全局特性與程序中創(chuàng)建對象的動態(tài)和局部特性結(jié)合在一起，給開發(fā)人員提供了一種充分優(yōu)化目標(biāo)應(yīng)用程序性能和資源利用的基礎(chǔ)框架。2軟件無線電接收機(jī)信號傳輸和處理流程中頻軟件無線電接收機(jī)子系統(tǒng)中，DSPBlOS配置系統(tǒng)資源，嵌入定制的數(shù)字信號解調(diào)算法線程，使開發(fā)更具條理、簡捷。DSPBIOS首先設(shè)置系統(tǒng)，包括選用DSP型號、設(shè)定DSP工作模式、調(diào)用芯片支持庫的類型、配置程序和地址空間等。其次，在Scheduling(多線程調(diào)度)模塊中定義硬件中斷HWI_INT8，其中斷源為EDMA控制器，中斷函數(shù)是edmattw

44、i()。最后，在Scheduling模塊中定義軟件中斷processBufferSwi，該中斷線程由硬件中斷HWI_INT8的中斷函數(shù)edmaHwi()啟動，其中斷函數(shù)是processBuffer()。函數(shù)processBuffer()處理緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，可以是各種數(shù)字信號處理算法。DSPBIOS操作系統(tǒng)根據(jù)軟件無線電接收機(jī)子系統(tǒng)應(yīng)用程序的需要剪裁完畢，形成配置文件。然后在此基礎(chǔ)上將自定義的解凋算法與控制程序作為線程插入任務(wù)循環(huán)，編譯載入DSP。系統(tǒng)開始運(yùn)行后，DSP首先在main()函數(shù)中初始化McBSPl、EDMA，開中斷，然后從main()函數(shù)跳入空閑狀態(tài)(IDL)，等待中斷。信號傳輸與

45、處理主流程圖如圖5-15所示。中頻軟件無線電接收機(jī)中，AD6620向McBSPl發(fā)送數(shù)據(jù)，McBSPl同步接收。McBSPl發(fā)送接收同步事件(REVT)給EDMA，EDMA將McBSPl DRR中數(shù)據(jù)搬移到接收緩沖區(qū)gBufferPingR或gBufferPongR)，當(dāng)接收緩沖區(qū)滿時，EDMA硬件中斷DSP(HWI_INT8)，HWI_INT8中斷服務(wù)程序edmaHwi()再調(diào)片j嵌入在軟件中斷processBufferSwi中的信號解調(diào)算法線稗processBuffer()，處理緩沖區(qū)數(shù)據(jù)。同時EDMA自動啟動另一個緩沖區(qū)接收數(shù)據(jù)。DSP解調(diào)后數(shù)據(jù)保存在緩存區(qū)gBufferPingX或gB

46、ufferPongX。信號傳輸與處理中斷流程圖如圖5-16所示。軟件無線電接收機(jī)接收下來的是天線的整個寬帶頻段，向?qū)嶋H的一個無線通信信號帶寬一般為幾十kHz到幾百kHz。這樣，對單通道信號采樣時所需要的采樣率是不高的，所以對某個通道的窄帶信號的采樣率降低的處理(或者叫二次采樣)是完全可能的。使采樣率降低的變換成為抽取，或者叫采樣率壓縮。當(dāng)信號的采樣數(shù)據(jù)量太大時，為了減少數(shù)據(jù)量以便于處理和計算，對數(shù)據(jù)每隔(D-1)(這里D為正整數(shù))個取一個，這樣的抽取稱為整數(shù)倍抽取，D稱為抽取因子。然而，抽取也不是無限量的，抽取后的采樣率必須滿足采樣定理。所以，對時域離散信號降低速率之前，必須采取必要的濾波措施

47、，保證抽取后的頻譜沒有混疊，原始信號可以無失真的恢復(fù)。 1軟件無線電接收機(jī)中的高效數(shù)字濾波信號抽取的關(guān)鍵問題是如何實(shí)現(xiàn)抽取前的數(shù)字濾波，對于基帶抽取，采用低通濾波器，對于帶通信號的“整帶”抽取，采用帶通濾波器。濾波器的性能好壞，直接影響抽取率變換效果及實(shí)時處理能力。另外，當(dāng)信號抽取率很大時，這就要求數(shù)字濾波器的帶寬非常窄，過渡帶要求非常陡，而設(shè)計這樣的濾波器幾乎是不可能的。因此，當(dāng)抽取因子很大時，往往采用多級抽取，多級抽取要比單級抽取所需的計算量少得多。抽取率為2的抽取稱為二倍抽取。采用二倍抽取的優(yōu)點(diǎn)是可以使用半帶濾波器。半帶濾波器的特點(diǎn)是其沖擊響應(yīng)有近一半的系數(shù)為0，可以成倍地降低運(yùn)算量。因

48、此，如果抽取率為2的整數(shù)次冪時(2k)，實(shí)現(xiàn)起來非常方便，使用K個二倍抽取濾波就可以了。以上討論了當(dāng)抽取因子D為2的冪次方時，采用半帶濾波器進(jìn)行抽取的方法可以說只是一種特殊情況，在實(shí)際的抽取中抽取因子D往往不恰好是2m倍，而表現(xiàn)為整數(shù)與2m倍相乘的形式，例如：D=48=324。這是可以先進(jìn)行D=3的整數(shù)倍抽取的，然后用半帶濾波器進(jìn)行24抽取，而第一級的整數(shù)倍抽取就可以用積分梳狀濾波器(Integrator Comb)來實(shí)現(xiàn)。積分梳狀濾波器的特點(diǎn)是無需一般FIR濾波器所需要的乘法運(yùn)算，這無論是對提高實(shí)時性，簡化硬什都有重要意義，所以積分梳狀濾波器在信號抽取中具有特別重要的位置。另外，和多級二倍抽

49、取一樣，當(dāng)抽取率很大時，可以使用多個級聯(lián)的積分梳妝濾波器(CIC，CascadedIntegrator Comb)實(shí)現(xiàn)信號多級抽取。2軟件無線電接收機(jī)中的高效數(shù)字濾波實(shí)現(xiàn)軟件無線電接收機(jī)中的半帶濾波器或者是積分梳妝濾波器顯然可以由DSP軟件編程實(shí)現(xiàn)，但是這樣同時會給DSP帶來巨大的運(yùn)算負(fù)擔(dān)，影響系統(tǒng)的實(shí)時性，有時甚至無法實(shí)現(xiàn)。木文設(shè)計的軟件無線電接收機(jī)中，采用可編程器件AD6620，實(shí)現(xiàn)信號的多級抽取。AD6620功能方框圖，采用了2階CIC濾波器、5階CIC濾波器、低通濾波器FIR的級聯(lián)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)信號的多級抽取。AD6620配套了濾波器設(shè)計軟件Fltdsgn.exe和控制軟件AD6620.e

50、xe。Fltdsgn.exe幫助用戶優(yōu)化設(shè)計數(shù)字濾波器，簡化抽取濾波器的設(shè)計過程。控制軟件AD6620.exe通過并行口控制AD6620工作方式并將抽取率和Fltdsgn.exe設(shè)計好的濾波器系數(shù)寫入AD6620內(nèi)部寄存器。5系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析軟件無線電核心思想之一就是用軟件實(shí)現(xiàn)盡可能多的硬件功能。本節(jié)在軟件無線電接收機(jī)系統(tǒng)硬件平臺上，通過濾波器設(shè)計軟件Fltdsgnexe設(shè)計數(shù)字下變頻器AD6620的抽取率和濾波器參數(shù)；通過控制軟件AD6620exe控制并設(shè)定AD6620工作方式，下載設(shè)計好的濾波器系數(shù)；通過DSP TMS320 C6713加載AM解調(diào)算法，實(shí)現(xiàn)對中頻AM信號接收解調(diào)。中頻AM信號的解調(diào)實(shí)驗，很好地體現(xiàn)了軟件無線電思想。5.1 系統(tǒng)設(shè)置及要求軟件無線電接收機(jī)子系統(tǒng)的硬件連接如圖5-18所示。中頻軟件無線電接收子系統(tǒng)中中頻調(diào)制信號源產(chǎn)生中頻寬帶調(diào)制信號，高速ADC AD6640列其進(jìn)行中頻采樣量化。數(shù)字下變頻器AD6620并行接收AD6640并行輸出的高速數(shù)據(jù)流，對其進(jìn)行止交基帶變換，即下變頻、抽取、濾波。高速浮點(diǎn)