基于軟件無(wú)線電的發(fā)信機(jī)原理及實(shí)現(xiàn)

    作者：萬(wàn)國(guó)強(qiáng) 杜栓義等

    經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，無(wú)線通信取得了巨大的進(jìn)步，但通信設(shè)備的互通性差，一直制約著通信的進(jìn)一步發(fā)展。有鑒于此，自1992年jeo mitola首次明確提出軟件無(wú)線電(soft radio)的概念以來(lái)，軟件無(wú)線電作為未來(lái)通信發(fā)展的方向，引起全世界人們的極大關(guān)注，并取得了迅猛的發(fā)展。軟件無(wú)線電的中心思想是：構(gòu)造一個(gè)開放的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺(tái)，將各種功能由軟件來(lái)完成。這樣勢(shì)必要把數(shù)字化處理(a／d和d／a變換)盡量靠近天線，那么a／d轉(zhuǎn)換器就必須有足夠的工作帶寬、較高的采樣速率，但這將導(dǎo)致成本成倍增加，因此，研發(fā)中常常只對(duì)中頻進(jìn)行數(shù)字化。本設(shè)計(jì)所用的核心芯片tms320vc5509以及 hsp50415成本低廉，應(yīng)用廣泛，可實(shí)現(xiàn)各種正交am、pm調(diào)制，且功耗低，是實(shí)現(xiàn)中頻發(fā)射機(jī)商業(yè)化的一個(gè)很好的途徑。

    1 主要芯片介紹

    1．1 tms320vc5509

    本設(shè)計(jì)中的主要芯片為數(shù)字信號(hào)處理器dsp和數(shù)字上變頻器hsp50415。dsp采用的是tms320vc5509(簡(jiǎn)稱：vc5509)，它是ti公司最新推出的高性能、低功耗定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器，是目前功耗最低的新產(chǎn)品。在144mhz的時(shí)鐘速率下，vc5509處理能力可達(dá)到400～800mips，指令周期可達(dá)6．94 ns，其中雙乘累加器可以在l s內(nèi)做400百萬(wàn)次相乘累加運(yùn)算。

    vc5509芯片具有豐富的cpu內(nèi)部總線資源，有1條32位的程序數(shù)據(jù)總線(pb)，5條16位的數(shù)據(jù)總線(bb、cb、db、eb和fb)和6條24位的程序及地址總線，分別與cpu相連。這種并行的多總線結(jié)構(gòu)，使其能在1個(gè)cpu周期內(nèi)完成1個(gè)32位程序代碼的讀、3個(gè)16位數(shù)據(jù)的讀和2個(gè)16位的寫，這就使得其處理能力大大增強(qiáng)。

    芯片中的核心單元由40位的移位器、40位的算術(shù)邏輯單元(alu)、2個(gè)乘累加器(mac)和若干寄存器構(gòu)成，支持32位或雙16位的并行計(jì)算。算術(shù)邏輯單元完成加、減、布爾邏輯操作等運(yùn)算，能對(duì)本單元寄存器的內(nèi)容進(jìn)行測(cè)試、修改和移動(dòng)，能在執(zhí)行雙16位時(shí)同時(shí)完成兩個(gè)算術(shù)操作。

    vc5509 的地址總線是24位的，所以其尋址空問(wèn)為16 mb。其片內(nèi)存儲(chǔ)器包括64 kb的rom、192 kb的單存儲(chǔ)ram(sram)和64 kb的雙存取ram(dram)，使得程序和數(shù)據(jù)能在片內(nèi)高速傳遞，適時(shí)完成各種任務(wù)。dsp的存儲(chǔ)空間分為兩個(gè)獨(dú)立的部分：統(tǒng)一的數(shù)據(jù)、程序空間(即在物理上相同)和i／o空間。只有在cpu讀取指令時(shí)，程序空間才被訪問(wèn)，vc5509采用字節(jié)尋址來(lái)讀取程序代碼，即地址是按字節(jié)進(jìn)行分配的，并且指令長(zhǎng)度是可變的。在數(shù)據(jù)空間中，vc5509使用字尋址方式來(lái)讀寫8、16和32位數(shù)據(jù)，即地址按字進(jìn)行分配。vc5509的i／o存儲(chǔ)空間與數(shù)據(jù)／程序空間是分開的，它只用于對(duì)dsp片內(nèi)的外設(shè)寄存器進(jìn)行存取，采用的是16位尋址方式，其尋址范圍是64位，當(dāng)存取i／o空間時(shí)，要在16位地址前添加0以構(gòu)成 24位地址。

    片內(nèi)集成了豐富的外設(shè)資源，包括1個(gè)時(shí)鐘發(fā)生器，2個(gè)可獨(dú)立編程的定時(shí)器，1個(gè)通用輸入輸出口(gpio)，3個(gè)高速全雙工的多通道緩沖串口(mcbsp)，1個(gè)增強(qiáng)型主機(jī)接口和dma控制器，以及1個(gè)外部存儲(chǔ)器接口。vc5509的cpu除了有限的片內(nèi)存儲(chǔ)器外，其余存儲(chǔ)空間都需要通過(guò)外部存儲(chǔ)器接口(emif)進(jìn)行訪問(wèn)。vc5509將它的外部存儲(chǔ)空間分為4個(gè)較小空間，每個(gè)空間用1個(gè).選信號(hào)來(lái)指定(稱為片選空間)。

    為了實(shí)現(xiàn)低功耗，該芯片采用了兩種省電方法：一種是關(guān)閉時(shí)鐘方式；另一種是關(guān)閉電源方式。為了便于管理，vc5509還設(shè)有專門的省電寄存器。

    上述特性使vc5509非常適合在數(shù)據(jù)傳輸率高、運(yùn)算量大、又要求功耗低的應(yīng)用場(chǎng)合，如在第2．5代和第3代移動(dòng)通信中的應(yīng)用。

    1．2 hsp50415

    hsfp50415是美國(guó)intersil公司2000年推出的新一代數(shù)字上變頻器(duc)，其功能是將數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制變換成頻帶信號(hào)，同時(shí)完成上變頻。通過(guò)對(duì)hsp50415不同的初始化，可以實(shí)現(xiàn)各種正交am或pm調(diào)制，并可得到14位數(shù)字信號(hào)及12位的模擬信號(hào)。

    圖1是hsp50415芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。