短波軟件無線電通信系統中的DSP技術

圖中射頻轉換模塊（RF）包括2個混頻器和相應的模擬濾波器，以產生合適的中頻寬帶信號；模／數轉換部分，采用了二中頻并行A／D轉換方案，所選芯片為AD9240；數字信號處理模塊中的數字下變頻部分，其完成的功能主要有：下變頻、濾除帶外噪聲、降低采樣率等。主要指標有動態范圍、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公司生產的HSP50016； 數字信號處理模塊中的數字信號處理部分，主要完成信息解調、控制射頻前端和接收面板CPU的控制信號等任務。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的采樣率進行A／D并行采樣，采樣后的數字信號處理采用專門數字處理器件HSP50016和通用DSP芯片（TMS320C31）聯合處理方式，在數字信號處理模塊，先采用數字下變頻器HSP50016對該數字信號進行下變頻、抽取，得到正交的2路I，Q號，然后再根據面板發出的解調方式來對信號進行解調及信號分析等。解調后把信號送往D／A口，對FSK調制方式來說，解調后信號直接送出數據(DATA)。
2 短波軟件無線電接收機中的數字信號處理
2.1 數據流的輸入
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位的并行數據進入數字下變頻器HSP50016，HSP50016把f_s=10 MHz的14位并行數據變為24位的f_s=39062.5 Hz的行數據送到DSP的串行口。在DSP里，通過串口中斷接收這些數據。數據輸出時，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輸出數據的格式為先I后Q，循環如此，每對數據的發送率是39.0625 kHz(T=25.6 s)。UDSP是通過串口中斷取得這些數據的。這就產生一個問題：UDSP怎么知道當前取到的數據是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發送I或Q所需時間是由串口時鐘及數據長度決定的。我們定義HSP50016的串口時鐘為5 MHz(不能定義為2.5MHz，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，從而使解調的質量大大下降。)，數據長度為24位，加上起始及停止位，共26位。
這樣發送I所需時間為：

HSP50016發送I，Q數據與C31中斷及定時器計數值之間的時序關系如圖2所示。

圖2(a)是HSP50016發送I，Q數據的順序及時寬。
圖2(b)是HSP50016發送I，Q數據的具體過程。
圖2(c)是DSP串口的接收過程及串口中斷的發出時機。
圖2(d)表示DSP響應串口中斷的過程及在I，Q中斷期間定時器的記數情況。
根據式(1)及圖2所表示的邏輯關系，我們只要在程序中設置一個定時器即可區分出I或Q信號。設定時器采用C31內部時鐘(C31的工作頻率為60 MHz)，即計數頻率為15 MHz，則發送I時可計數：
5.2×15=78個 (2)
而發送Q可計數：
20.4×15=306個 (3)
由式(2)、式(3)可得，當計數值＞200時，此時發送的數據為I(實際值應該在306左右)；反之則為Q。