軟件無(wú)線電技術(shù)，顧名思義是用現(xiàn)代化軟件來(lái)操縱、控制傳統(tǒng)的"純硬件電路"的無(wú)線通信。軟件無(wú)線電技術(shù)的重要價(jià)值在于：傳統(tǒng)的硬件無(wú)線電通信設(shè)備只是作為無(wú)線通信的基本平臺(tái)，而許多的通信功能則是由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，打破了有史以來(lái)設(shè)備的通信功能的實(shí)現(xiàn)僅僅依賴于硬件發(fā)展的格局。軟件無(wú)線電技術(shù)的出現(xiàn)是通信領(lǐng)域繼固定通信到移動(dòng)通信，摸擬通信到數(shù)字通信之后第三次革命。

　　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(jí)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(hào)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(hào)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(hào)速率傳輸方式，一種是猝發(fā)傳輸方式。在固定符號(hào)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(duì)I和Q數(shù)據(jù)進(jìn)入FIFO,數(shù)據(jù)會(huì)以采樣率的方式讀出。由于FIFO可完成一個(gè)串并變換，可將一路信號(hào)變換成I和Q兩路信號(hào)，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(gè)用戶可編程查找表（256×8 bit RAM），這個(gè)查找表能支持I/O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?？蓪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(gè)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(lái)完成，其輸入采樣率為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(hào)調(diào)制到可編程中頻上。

　　濾波器是由電感器和電容器構(gòu)成的網(wǎng)路，可使混合的交直流電流分開(kāi)。電源整流器中，即借助此網(wǎng)路濾凈脈動(dòng)直流中的漣波，而獲得比較純凈的直流輸出?；镜臑V波器，是由一個(gè)電容器和一個(gè)電感器構(gòu)成，稱為L(zhǎng)型濾波。所有各型的濾波器，都是集合L型單節(jié)濾波器而成。

　　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(gè)功能強(qiáng)大的可編程調(diào)制器，編程十分靈活，信號(hào)的極性可以通過(guò)編程來(lái)改變，內(nèi)部集成了高速D/A轉(zhuǎn)換器，性價(jià)比較高。HSP50415具有功耗低、高、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，其主要性能參數(shù)如下：

　　●輸出采樣率達(dá)100MHz輸入數(shù)據(jù)率達(dá)25MHz.

　　●編程載波NCO和符號(hào)NCO均為32位，高。

　　●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(lái)產(chǎn)生。

　　●成形濾波器的內(nèi)插率可編程設(shè)置，達(dá)24個(gè)符號(hào)間隔，半帶濾波器和內(nèi)插濾波器的系數(shù)是固定的。

　　●數(shù)字信號(hào)處理能力大于70dB（SFDR）。

　　●14位數(shù)字輸出或雙路12位D/A模擬輸出，D/A處理能力大于50dB.微處理器端口有18個(gè)控制寄存器，可方便地控制256×32位FIFO及其深度、成形濾波器的階數(shù)、增益調(diào)整、符號(hào)速率、載波頻率及是否旁路某些模塊等。

　　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

　　WR: 微處理器寫(xiě)

　　ADDR<2:0>: 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: 采樣時(shí)鐘的2倍

　　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(hào)

　　ISTRB: 路數(shù)據(jù)選通信號(hào)

　　INTREQ: 中斷請(qǐng)求信號(hào)

　　FEMPT,FOVER,FFULL: FIFO電平監(jiān)控信號(hào)

　　LOCKDET: 數(shù)字鎖相環(huán)的狀態(tài)標(biāo)志

　　ICOMP,QCOMP: 為減小串音提供的補(bǔ)償信號(hào)

　　REFLO: 內(nèi)部參考選擇

　　REFIO: 外部參考電壓輸入

　　FSADJ: 滿量程電流調(diào)整

　　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(duì)控制寄存器的初始化。二是對(duì)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(gè)寄存器，通過(guò)對(duì)這些控制寄存器的訪問(wèn)，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(hào)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(hào)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(hào)，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(hào)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(hào)。

　　4 用HSP50415實(shí)現(xiàn)數(shù)字上變頻

　　HSP50415編程靈活，可應(yīng)用于無(wú)線電臺(tái)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(gè)片選信號(hào)，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(guò)微處理器接口訪問(wèn)HSP50415.初始化完成后，再使CEO選通，此后，DSP每收到一個(gè)中斷，便通過(guò)DATA/FIFO接口向HSP50415發(fā)一個(gè)數(shù)據(jù)。將XF連接ISTRB可以表明這個(gè)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(hào)。中斷信號(hào)則由2*SYMCLK產(chǎn)生。

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　　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(tái)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(tái)上實(shí)現(xiàn)了2FSK的調(diào)制，并得到了正確的調(diào)制波形。