短波软件无线电通信系统中的DSP技术

图中射频转换模块（RF）包括2个混频器和相应的模拟滤波器，以产生合适的中频宽带信号；模／数转换部分，采用了二中频并行A／D转换方案，所选芯片为AD9240；数字信号处理模块中的数字下变频部分，其完成的功能主要有：下变频、滤除带外噪声、降低采样率等。主要指标有动态范围、抽取滤波器的性能、频率分辨率和输出信号的精度等。所选芯片为Harris公司生产的HSP50016； 数字信号处理模块中的数字信号处理部分，主要完成信息解调、控制射频前端和接收面板CPU的控制信号等任务。我们要求该部分的微处理器芯片速度快、精度高及具有较多便捷的信息传输通路和通信端口。所选芯片为TI公司生产的TMS320C31。信号接收过程为：天线接收到的高频信号(15 kHz~30 MHz)以后，与可调本地振荡器(LO1频率为：62.5~92.5 MHz)相混频，得到期望的第一中频信号(62.5 MHz)，再与本地固定振荡器(LO2频率为：62.5 MHz) 混频产生第二中频信号(2.5 MHz)。然后对此中频信号用10 MHz的采样率进行A／D并行采样，采样后的数字信号处理采用专门数字处理器件HSP50016和通用DSP芯片（TMS320C31）联合处理方式，在数字信号处理模块，先采用数字下变频器HSP50016对该数字信号进行下变频、抽取，得到正交的2路I，Q号，然后再根据面板发出的解调方式来对信号进行解调及信号分析等。解调后把信号送往D／A口，对FSK调制方式来说，解调后信号直接送出数据(DATA)。
2 短波软件无线电接收机中的数字信号处理
2.1 数据流的输入
参见图1，在中频2.5 MHz上以10 MHz的采样率f_s完成量化后，其14位的并行数据进入数字下变频器HSP50016，HSP50016把f_s=10 MHz的14位并行数据变为24位的f_s=39062.5 Hz的行数据送到DSP的串行口。在DSP里，通过串口中断接收这些数据。数据输出时，DSP将处理后的上、下边带信号以f_s=39062.5 Hz采样率分别送往各自的D／A。
HSP50016输出数据的格式为先I后Q，循环如此，每对数据的发送率是39.0625 kHz(T=25.6 s)。UDSP是通过串口中断取得这些数据的。这就产生一个问题：UDSP怎么知道当前取到的数据是I还是Q呢?
通过对HSP50016的分析，我们知道，I，Q信号并非各占T／2。HSP50016发送I或Q所需时间是由串口时钟及数据长度决定的。我们定义HSP50016的串口时钟为5 MHz(不能定义为2.5MHz，因为信号的中心频率为2.5 MHz ，而串口时钟的幅度较大，这样会有一部分时钟信号渗漏到信号中，从而使解调的质量大大下降。)，数据长度为24位，加上起始及停止位，共26位。
这样发送I所需时间为：

HSP50016发送I，Q数据与C31中断及定时器计数值之间的时序关系如图2所示。

图2(a)是HSP50016发送I，Q数据的顺序及时宽。
图2(b)是HSP50016发送I，Q数据的具体过程。
图2(c)是DSP串口的接收过程及串口中断的发出时机。
图2(d)表示DSP响应串口中断的过程及在I，Q中断期间定时器的记数情况。
根据式(1)及图2所表示的逻辑关系，我们只要在程序中设置一个定时器即可区分出I或Q信号。设定时器采用C31内部时钟(C31的工作频率为60 MHz)，即计数频率为15 MHz，则发送I时可计数：
5.2×15=78个 (2)
而发送Q可计数：
20.4×15=306个 (3)
由式(2)、式(3)可得，当计数值＞200时，此时发送的数据为I(实际值应该在306左右)；反之则为Q。