基于軟件無線電的多通道數(shù)字接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)

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1、基于軟件無線電的多通道數(shù)字接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)基于軟件無線電的多通道數(shù)字接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)基于軟件無線電的多通道數(shù)字接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)基于軟件無線電的多通道數(shù)字接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)基于軟件無線電的多通道數(shù)字接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)基于軟件無線電的多通道數(shù)字接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)基于軟件無線電的多通道數(shù)字接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)基于軟件無線電的多通道數(shù)字接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)2005年學(xué)術(shù)論文集基于軟件無線電的多通道數(shù)字接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)吳波明望陶松摘要:本文介紹了AD公司最新推出的AD6652和BF533的性能特點(diǎn),結(jié)合軟件無線電的思想,提出了一種多通道數(shù)字接收機(jī)的設(shè)計(jì)方案,并進(jìn)行了硬件實(shí)現(xiàn).關(guān)鍵詞:軟件無線電數(shù)字化接收機(jī)1引言隨著數(shù)字

2、信號(hào)處理(DSP)技術(shù)飛速發(fā)展,在軟件無線電接收機(jī)中可以方便地對接收頻段,調(diào)制解調(diào)方式,濾波特性等進(jìn)行編程控制,極大地提高了通信設(shè)備的性能和設(shè)計(jì)的靈活性.軟件無線電的基本思想是將A/D轉(zhuǎn)換器盡量靠近天線,使所有的功能由數(shù)字信號(hào)處理器完成,核心技術(shù)是數(shù)字信號(hào)處理技術(shù).其他現(xiàn)代電子技術(shù),如寬帶天線,寬帶低噪聲放大器,高速A/D變換器的發(fā)展,也為發(fā)展高性能,多用途的數(shù)字接收機(jī)系統(tǒng)提供了技術(shù)基礎(chǔ).理想的軟件無線電結(jié)構(gòu)是射頻直接采樣數(shù)字化,但由于目前器件性能的限制還不能實(shí)現(xiàn).目前可行的方案是寬帶中頻軟件無線電接收機(jī).本文提出了一種多通道中頻采樣的接收機(jī)方案,運(yùn)用多帶通信

3、號(hào)的欠采樣定律進(jìn)行中采樣的方法進(jìn)行接收機(jī)的設(shè)計(jì),并進(jìn)行了硬件實(shí)現(xiàn).2軟件無線電接收機(jī)的基本結(jié)構(gòu)軟件無線電的宗旨就是盡可能地簡化射頻前端,使A/D轉(zhuǎn)換盡可能地靠近天線去完成模擬信號(hào)的數(shù)字化,而且數(shù)字化后的信號(hào)盡可能多地使用軟件來處理,實(shí)現(xiàn)各種功能指標(biāo).軟件無線電的組成結(jié)構(gòu)有三種:射頻全寬開低通采樣軟件無線電結(jié)構(gòu),射頻直接帶通采樣軟件無線電結(jié)構(gòu)和寬帶中頻帶通采樣軟件無線電結(jié)構(gòu).目前可行的方案是寬帶中頻采樣軟件無線電結(jié)構(gòu).寬帶直接中頻采樣全數(shù)字化接收機(jī)的構(gòu)成如圖1所示.廠—_-{—__[巫—巫=}.—咂]__L——固l7電信技術(shù)研究2005年第6～7期它由射頻前端,

4、低噪聲放大器,第一本振,濾波器,第二本振,濾波器,中放,A/D數(shù)字轉(zhuǎn)換器,數(shù)字下變頻器,數(shù)字信號(hào)處理器DSP組成.射頻信號(hào)被接收后,經(jīng)過預(yù)選,低噪聲放大(LNA),混頻,濾波和放大后,產(chǎn)生第二中頻信號(hào),通過抗混跌濾波后作為模擬/數(shù)字變換器的模擬輸入信號(hào),通過ADC將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號(hào)后,由數(shù)字下變頻器完成數(shù)字化頻譜搬移,降低速率,最后用數(shù)字濾波器抑制帶外能量,并將數(shù)據(jù)傳送給數(shù)字信號(hào)處理器.3數(shù)字接收機(jī)平臺(tái)設(shè)計(jì)及硬件實(shí)現(xiàn)3.1硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)硬件平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖2所示,兩路的中頻信號(hào)通過AD6652完成采樣和下變頻處理后,通過FPGA邏輯送入DSP進(jìn)行處

5、理,同時(shí)DSP通過其EBIU(異步擴(kuò)展總線接口)完成對AD6652的控制,BF533的引導(dǎo)采用外部16BitFla11AM29LV400B完成.固輸入A輸入B圖2數(shù)字接收機(jī)硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)3,2AD6652的特點(diǎn)FUNCTIONALB1OCKDIAGRAMUUAL.CHANNEL1.BITA:樣位數(shù)為12位.采用差分輸入的結(jié)構(gòu)支持1V到2V的輸入信號(hào)電壓峰峰值.內(nèi)部參考電壓,兩個(gè)通道之間的隔離度為85db.后端由4路獨(dú)立的下變頻器組成,每路下變頻通道有多級(jí)信號(hào)處理的階段:1級(jí)由32BIT的NCO組成的正交混頻器,1個(gè)RCIC2濾波器組,1個(gè)CIC5濾波器組,1個(gè)F

6、IR濾波器組.在下變頻通道后有數(shù)字AGC功能,適合對處理后的信號(hào)進(jìn)行增益控制,在信號(hào)處理完后,通過兩路8Bit的Link口或者16Bit的并行接口輸出數(shù)據(jù),4個(gè)下變頻通道的數(shù)據(jù)可以靈活配置輸出.3.3BF533的特點(diǎn)BF533是ADI公司推出的BlackfinDsp系列產(chǎn)品的一款高性能的定點(diǎn)DSP.它的體系結(jié)構(gòu)是在ADI公司和Intel公司聯(lián)合開發(fā)的”微信號(hào)結(jié)構(gòu)”(MSA)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的.這種統(tǒng)一的編程模式由于采用了一個(gè)綜合的信號(hào)處理和控制指令集,從而消除了傳統(tǒng)的多個(gè)不同處理器之間相聯(lián)系的復(fù)雜性,因?yàn)閭鹘y(tǒng)的多處理器系統(tǒng)的信號(hào)處理和控制系統(tǒng)都在分立的處理器上工作

7、,它的體系結(jié)構(gòu)如圖4所示.圖4BF533體系結(jié)構(gòu)BF533的時(shí)鐘頻率可以達(dá)到600M,該體系內(nèi)的高度并行的計(jì)算單元使在相同的周期內(nèi)能執(zhí)行的算術(shù)運(yùn)算的次數(shù)最大化,它的核心是數(shù)據(jù)算術(shù)單元(DAU),它包括2個(gè)16位乘法累加器(MAC),2個(gè)40位算術(shù)邏輯單元(ALU),在每個(gè)周期內(nèi)能在4個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)操作數(shù)上執(zhí)行l(wèi)6位乘l6位的乘法運(yùn)算.該40位的ALU能累加2個(gè)40位數(shù)字或4個(gè)16位的數(shù)字;其L1指令存儲(chǔ)器包括80KBSRAM,其中16KB可以配置成4路組聯(lián)合(;ache,L1數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器包括2個(gè)32KBSRAM的Bank,每個(gè)Bank均由兩個(gè)16KB的SRAM組成

8、,其中1個(gè)16KB可以配置成Cache