基于软件无线电的发信机原理及实现

    作者：万国强 杜栓义等

    经过几十年的发展，无线通信取得了巨大的进步，但通信设备的互通性差，一直制约着通信的进一步发展。有鉴于此，自1992年jeo mitola首次明确提出软件无线电(soft radio)的概念以来，软件无线电作为未来通信发展的方向，引起全世界人们的极大关注，并取得了迅猛的发展。软件无线电的中心思想是：构造一个开放的标准化、模块化的通用硬件平台，将各种功能由软件来完成。这样势必要把数字化处理(a／d和d／a变换)尽量靠近天线，那么a／d转换器就必须有足够的工作带宽、较高的采样速率，但这将导致成本成倍增加，因此，研发中常常只对中频进行数字化。本设计所用的核心芯片tms320vc5509以及 hsp50415成本低廉，应用广泛，可实现各种正交am、pm调制，且功耗低，是实现中频发射机商业化的一个很好的途径。

    1 主要芯片介绍

    1．1 tms320vc5509

    本设计中的主要芯片为数字信号处理器dsp和数字上变频器hsp50415。dsp采用的是tms320vc5509(简称：vc5509)，它是ti公司最新推出的高性能、低功耗定点数字信号处理器，是目前功耗最低的新产品。在144mhz的时钟速率下，vc5509处理能力可达到400～800mips，指令周期可达6．94 ns，其中双乘累加器可以在l s内做400百万次相乘累加运算。

    vc5509芯片具有丰富的cpu内部总线资源，有1条32位的程序数据总线(pb)，5条16位的数据总线(bb、cb、db、eb和fb)和6条24位的程序及地址总线，分别与cpu相连。这种并行的多总线结构，使其能在1个cpu周期内完成1个32位程序代码的读、3个16位数据的读和2个16位的写，这就使得其处理能力大大增强。

    芯片中的核心单元由40位的移位器、40位的算术逻辑单元(alu)、2个乘累加器(mac)和若干寄存器构成，支持32位或双16位的并行计算。算术逻辑单元完成加、减、布尔逻辑操作等运算，能对本单元寄存器的内容进行测试、修改和移动，能在执行双16位时同时完成两个算术操作。

    vc5509 的地址总线是24位的，所以其寻址空问为16 mb。其片内存储器包括64 kb的rom、192 kb的单存储ram(sram)和64 kb的双存取ram(dram)，使得程序和数据能在片内高速传递，适时完成各种任务。dsp的存储空间分为两个独立的部分：统一的数据、程序空间(即在物理上相同)和i／o空间。只有在cpu读取指令时，程序空间才被访问，vc5509采用字节寻址来读取程序代码，即地址是按字节进行分配的，并且指令长度是可变的。在数据空间中，vc5509使用字寻址方式来读写8、16和32位数据，即地址按字进行分配。vc5509的i／o存储空间与数据／程序空间是分开的，它只用于对dsp片内的外设寄存器进行存取，采用的是16位寻址方式，其寻址范围是64位，当存取i／o空间时，要在16位地址前添加0以构成 24位地址。

    片内集成了丰富的外设资源，包括1个时钟发生器，2个可独立编程的定时器，1个通用输入输出口(gpio)，3个高速全双工的多通道缓冲串口(mcbsp)，1个增强型主机接口和dma控制器，以及1个外部存储器接口。vc5509的cpu除了有限的片内存储器外，其余存储空间都需要通过外部存储器接口(emif)进行访问。vc5509将它的外部存储空间分为4个较小空间，每个空间用1个.选信号来指定(称为片选空间)。

    为了实现低功耗，该芯片采用了两种省电方法：一种是关闭时钟方式；另一种是关闭电源方式。为了便于管理，vc5509还设有专门的省电寄存器。

    上述特性使vc5509非常适合在数据传输率高、运算量大、又要求功耗低的应用场合，如在第2．5代和第3代移动通信中的应用。

    1．2 hsp50415

    hsfp50415是美国intersil公司2000年推出的新一代数字上变频器(duc)，其功能是将数字基带信号进行调制变换成频带信号，同时完成上变频。通过对hsp50415不同的初始化，可以实现各种正交am或pm调制，并可得到14位数字信号及12位的模拟信号。

    图1是hsp50415芯片的内部结构框图。