摘要：該文以軟件無線電思想為指導(dǎo)完成了軟件無線電硬件平臺設(shè)計，并在此硬件平臺的基礎(chǔ)實現(xiàn)了調(diào)制解調(diào)方式。該平臺核心處理器DSP是以TI公司的芯片TMS320VC5509A為核心部分進(jìn)行信號的處理用于實現(xiàn)數(shù)字信號的調(diào)制解調(diào)，在外圍電路上擴(kuò)展了USB接口、語音信號處理、ADC、DAC芯片，同時用CPLD來構(gòu)成邏輯控制模塊，本系統(tǒng)具有強(qiáng)大數(shù)字信號處理能力，具有較強(qiáng)的通用性、靈活性。

關(guān)鍵詞：軟件無線電 DSP 數(shù)據(jù)信號處理

中圖分類號：TN919 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（b）-0010-01

企業(yè)和社會對技校學(xué)生（技工）要求越來越高，掌握無線電設(shè)計可以綜合的提升學(xué)生綜合知識能力，是學(xué)生應(yīng)該掌握的一項課程，特此為技校生設(shè)計學(xué)習(xí)軟件無線電系統(tǒng)一套。軟件無線電的基本思想是建造一個通用、標(biāo)準(zhǔn)、模塊化的硬件平臺并且使ADC和DAC轉(zhuǎn)換器盡可能靠近天線（使得系統(tǒng)具有很高的機(jī)動性，很好的與其他外圍器件進(jìn)行溝通），通過軟件編程來實現(xiàn)無線電的各種功能，如：通信協(xié)議、工作頻段、調(diào)制解調(diào)類型等。其核心是把硬件作為無線通信的基本平臺，把盡可能多的通信功能用軟件實現(xiàn)。一般來說，軟件無線電系統(tǒng)應(yīng)該具有較強(qiáng)的靈活性，通過軟件的更新、加載、增加新功能，都可以輕易的實現(xiàn)。

1.軟件無線電結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)采用射頻直接帶通采樣數(shù)字化結(jié)構(gòu)的軟件無線電的就是把射頻全寬帶低通采樣數(shù)字化結(jié)構(gòu)的軟件無線電的模數(shù)轉(zhuǎn)換器前，使用了相對較窄帶寬的電調(diào)濾波器。然后，根據(jù)系統(tǒng)實際需要的帶寬進(jìn)行采樣。這樣降低了射頻直接帶通采樣數(shù)字化結(jié)構(gòu)的軟件無線電對數(shù)模轉(zhuǎn)換器的采樣速率要求，同樣也大幅度降低了對DSP處理信號的速度。但是在實際制系統(tǒng)時，對模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣頻率要求還是較高的。

2.軟件無線關(guān)鍵技術(shù)

近年來對軟件無線電技術(shù)的掌握有了很大的進(jìn)步，但其中還有一些關(guān)鍵技術(shù)尚未得到很好的解決。這些技術(shù)包括高速A/D、DSP數(shù)字處理、射頻前端、天線技術(shù)等問題，可以說這些技術(shù)決定著軟件無線電的發(fā)展和實現(xiàn)。隨著為電子技術(shù)的發(fā)展，同時也出現(xiàn)了一些新的發(fā)展趨勢。

2.1天線技術(shù)

我們通常使用的天線只能接收發(fā)射特定的頻段信號——工作在特定頻段，而理想軟件無線電的天線在理論上是能覆蓋全部頻段的。寬帶天線技術(shù)是現(xiàn)在技術(shù)水平無法達(dá)到的，但是，它卻是是最適合解決理想軟件無線電的天線技術(shù)的方案。為了軟件無線電技術(shù)的實現(xiàn)，可采用多頻天線的方法去實現(xiàn)。它使得天線不必覆蓋所有頻段，利用軟件無線電的可編程特性，只要覆蓋不同頻率的幾個窗口。智能天線在軟件無線電的發(fā)展過程中起到了一定的推動作用，智能天線是軟件無線電技術(shù)和固定天線技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，同時軟件無線電也為智能天線的實現(xiàn)和發(fā)展提供了可行的平臺。

2.2ADC和DAC轉(zhuǎn)換技術(shù)

ADC和DAC轉(zhuǎn)換裝置在軟件無線電中起著最關(guān)鍵的作用，可以說軟件無線電的核心就是它，軟件無線電的軟件化程度就是由它反映出來。其中ADC的性能怎么樣更是制約著軟件無線電整體性能的提高，DSP的處理速度和處理方式直接受它影響。輸入信號頻率范圍可以從是1GHz到5GHz。但是，當(dāng)前的技術(shù)水平是很難達(dá)到這些技術(shù)要求。單對性能指標(biāo)要求：為了在信號恢復(fù)時減小失真，要求ADC有較高的分辨率和采樣率，一般采樣精度必須在100-120dB范圍內(nèi)。另外，還要求大的線性動態(tài)范圍，一般要求軟件無線電的ADC變換器的動態(tài)范圍是16到20位之間，從而減少互調(diào)失真，使軟件無線電能夠從強(qiáng)干擾信號中檢測出微弱的有用信號?，F(xiàn)有的ADC還無法滿足軟件無線電的整體性能需求。為了組建系統(tǒng)并使系統(tǒng)達(dá)到要求，可以使多個ADC進(jìn)行并聯(lián)的方法。

2.3數(shù)據(jù)信號處理

軟件無線電的數(shù)據(jù)處理核心是DSP，它是軟件無線電的核心部件之一，同時也是一個主要瓶頸。其數(shù)據(jù)處理速度和精度是限制并直接影響軟件無線電的關(guān)鍵問題。信號的調(diào)制解調(diào)和數(shù)字語音的編碼，都可以用單個DSP來實現(xiàn)。如果單個DSP處理數(shù)據(jù)的能力達(dá)不到要求時，可采使用多個DSP芯片并行來提高運算處理能力。進(jìn)入21世紀(jì)，DSP在各方面性能都有了質(zhì)的飛躍，例如TI公司在2001年推出了主頻600 mHz的C64系列。2003年推出的TS201：處理能力為3.6GILOPS，主頻可達(dá)到600 mHz，是處理能力很強(qiáng)的浮點DSP之一。TI公司于04年生產(chǎn)的TMS320C6416，其速度能達(dá)到1.1GHz，它是目前少數(shù)突破1GHZ的DSP之一。

3.硬件搭接

本設(shè)計的結(jié)構(gòu)框圖見圖1。它是一個最小化的軟件無線電系統(tǒng)，僅僅實現(xiàn)軟件無線電的最基本的功能，而且為了說明軟件無線電的主體功能和保障論述和閱讀的方便性，在框圖中，把ADC和DAC轉(zhuǎn)換的品振和電源部分全部省略，為DSP提供能量的電源芯片也省略不提。本圖只把信號的流程和主要功能體現(xiàn)出來。

4.調(diào)制解調(diào)

軟件無線電中實現(xiàn)各種調(diào)制信號的作法跟常規(guī)方法是不同的，它是以一個通用的數(shù)字信號處理平臺為基礎(chǔ)的。軟件無線電中，其所需的調(diào)制解調(diào)方式都是通過軟件編程來實現(xiàn)的，不存在像過去的那種普通無線電。如果要實現(xiàn)一種甚至多種的調(diào)制解調(diào)信號在無線電中同時存在，不但意味著無線電的設(shè)計會十分繁瑣，設(shè)備的重量會很重而且體積也會超大，非常不利于攜帶。現(xiàn)在的軟件無線電是利用已經(jīng)編好的程序塊來進(jìn)行相應(yīng)頻率信號的調(diào)制解調(diào)，采用這種方式就可以解決以往普通無線電的升級和增加新功能十分困難的問題。這樣，軟件無線電對比普通無線電就具有更高的利用價值，可以輕易升級，并且降低生產(chǎn)成本，使用周期長在當(dāng)今的通信領(lǐng)域中，通信信號的種類如過江之鯽。但是，各種各樣的通信信號從理論角度上講都可以通過正交調(diào)制的方法來實現(xiàn)。

5.結(jié)語

軟件無線電本身雖然涉及相關(guān)知識很多，設(shè)計和安裝有一定難度。但是，軟件無線電是無線電技術(shù)未來發(fā)展的方向，一定會大幅度的改善人們的生活。