无线电设备中数字信号处理器的应用

软件无线电对DSP处理能力的要求软件无线电系统中应用DSP技术的环节有宽带A/D/A和高速数字信号处理部分。后者还包括数字上/下变频、基带处理、调制解调、比特流处理以及信源处理。对于跳频和扩频系统，该部分还包括解跳和解扩。数字上/下变频部分包括数字变频、滤波及二次采样，分离所需要的信号。为保证信号所携带的有用信息不被丢失，要求宽带A/D/A采用高速器件，其采样频率为信号带宽的3到4倍。要实现数字信号处理部分的功能，需要有更多的乘法累加器和寄存器、更宽的程序总线和数据总线、单指令流多数据流/多指令流多数据流结构以及采用超长指令字等。数字上/下变频部分是系统数字处理中运算量最大的部分，也是最难点。具体地讲，中频段信号频率都是十几兆甚至几十兆的数量级，要在中频段实现离散信号的点运算，对于相应的软件部分，则要求算法速度高，实时性好。在基带进行信号的数字处理，限制因素主要是数字调制和预失真，一般只需要几个MIPS的运算量。提高A/D器件的速率目前常用的A/D转换器主要有：逐次逼近型、闪电式、子驱式、流水线式、带通式转换器。其中，逐次逼近型器件的精度高，速度低，功耗大；闪电式器件的精度低，速度高，功耗大；子驱式器件的精度高，速度也比较高，但功耗大；流水线式器件的精度高，速度高，功耗也低，多用于移动台手机。但是相对于应用需求来讲，目前A/D转换器的采样速率普遍都偏低。为使器件的采样频率达到信号带宽的3到4倍，我们可以采用相同的低速率高分辨率A/D器件并联的办法。其中A、B、C三条支路的采样频率相同，相位两两相差2/3，格式化网络将三路高精度、低速率的采样信号按时间顺序叠加合成，便得到原始信号的一路高精度、高速率的采样信号，再将其送入下一级DSP芯片进行处理。数字下变频器的应用数字下变频器不改变信号，只是完成频谱搬移，并从输入的宽带数字信号中提取DSP芯片能处理的窄带基带信号，直接数字频率合成器的应用直接数字频率合成器，能够把一系列数字量形式的信号通过数/模转换器变换为模拟量形式的合成信号。直接频率合成的原理是：沿相位轴方向，以等量的相位间隔对基准正弦信号进行相位/幅值取样，并将取样值用D位二进制数表示。当频率控制字改变时，相位增量发生变化，取样值的周期随之而变，从而合成所需要的频率。直接数字频率合成器的结构如图8所示。典型产品是AD公司的AD9854，主要特点如下：数字信号处理器在软件无线电中的应用内部高速比较器扩大了灵活时钟发生器的应用范围；具有线性调频、斜坡频移键控（FSK）和幅度调制等数控特点，可使AD9854用于频率变化范围很宽的应用场合；附带内部合成比较器，具有单声道合成功能；DAC分辨率为12位；宽带情况下SFDR约为60dB，窄带情况下SFDR约为90dB.利用DDS设计的软件无线电系统，结构简单，成本低廉，频率范围宽，分辨率高，频率转换迅速，而且输出信号的相位能够连续变化，对屏蔽条件要求低，应用前景十分广阔。软件无线电技术及其所应用的数字信号处理器件的进一步发展，可以作为军用及民用无线电设备模块化、通用化、系列化设计的突破，有利于减少无线电设备的种类，改善现有设备的使用效能，降低装备及维修费用，实现新老设备的渐变过渡，缓解设备更新对国民经济的压力。我们相信，随着数字信号处理技术的进一步完善和器件水平的进一步提高，软件无线电技术必将迎来一个新的发展阶段，软件无线电设备也必将在国防建设和民用领域发挥日趋重要的作用。 我要打印 IE收藏 放入公文包