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基于軟件無線電的多制式信號發(fā)生器的設(shè)計與實現(xiàn)
摘要：提出了一種軟件無線電通用信號發(fā)生器的設(shè)計方案，包括硬件構(gòu)成和軟件算法的實現(xiàn)。該信號發(fā)生器為軟件無線電的研究與開發(fā)提供了便利條件。關(guān)鍵詞：軟件無線電 DSP DDS
軟件無線電是一種無線電通信新的體系結(jié)構(gòu)。在1992年5月美國電信系統(tǒng)會議上，JeoMitola首次提出了軟件無線電概念，之后迅速引起了人們的關(guān)注，并開始對它進(jìn)行廣泛而深入的研究。具體地說，軟件無線電是以可編程的DSP或CPU為中心，將模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的硬件單元以總線方式連接起來，構(gòu)成通用的基本硬件平臺，并通過軟件加載來實現(xiàn)各種無線通信功能的開放式的體系結(jié)構(gòu)。它使得通信系統(tǒng)擺脫了面向設(shè)計思想，被認(rèn)為是無線通信從模擬到數(shù)字、從固定到移動之后的又一次突破。
在軟件無線電的研究過程中，調(diào)制解調(diào)技術(shù)是移動通信系統(tǒng)空中接口的重要組成部分。在不同的蜂窩半徑和應(yīng)用環(huán)境下，移動通信的信道呈現(xiàn)不同的衰落特性，根據(jù)移動信道的衰落情況，自動地改變調(diào)制方式，從而提高傳輸效率并保證傳輸性能。那么，一個通用的信號源是必不可少的。
圖1 多制式信號發(fā)生器硬件原理圖
作者設(shè)計了一個基于DSP+DDS結(jié)構(gòu)的可編程調(diào)制器的硬件平臺，并在此硬件平臺上實現(xiàn)了各種模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制的通用軟件算法。當(dāng)改變調(diào)制制式時，無需再次下載程序，而且調(diào)制制式、比特速率、輸出中頻均可調(diào)。
1 硬件結(jié)構(gòu)
通常，信號源輸出的波形多數(shù)是對周期的01序列進(jìn)行調(diào)制，輸出波形單一，只能作為解調(diào)輸入信號的一種特例，缺少通用性。而許多專用芯片采用的調(diào)制方式也是有限的。用DSP+DDS構(gòu)成的通用多制式信號發(fā)生器不僅可以實現(xiàn)模擬調(diào)制，而且可以實現(xiàn)各種數(shù)字調(diào)制。DSP利于基帶信號的實時處理，可以實現(xiàn)高速調(diào)制，而DDS具有頻率分辨率高、頻率變化速度快、相位連續(xù)、易于數(shù)字控制等特點。圖1給出多制式信號發(fā)生器硬件原理圖。
信號發(fā)生器主要由三部分構(gòu)成：控制單元、數(shù)字信號處理器(DSP)、正交數(shù)字上變頻器（Quadrature Digital Upconverter）。
DSP采用TI公司的TMS320VC5402，它獨特的哈佛結(jié)構(gòu)、硬件密集型方案和靈活的指令系統(tǒng)可以滿足對信號的實時處理，它的高性能、低功耗及低價位使其得到廣泛應(yīng)用。
正交數(shù)字上變頻器采用AD公司的AD9857。AD9807最高工作頻率為200MHz，輸出中頻頻率范圍為0～80MHz。AD9807內(nèi)部集成半帶濾波器、CIC（ascaded Integrator Comb）濾波器、反SINC濾波器、高速的14位是一個相位連續(xù)的直接數(shù)字頻率合成器DDS(Direct Digital Synthesizer)。在該方案中，AD9857工作在正交調(diào)制模式。它的32位頻率控制字使輸出頻率的最高精確度為：SYSCLK（系統(tǒng)時鐘）除以2 32。
控制單元決定采用哪一種調(diào)制制式、比特速率及輸出中頻頻率。
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