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基于HSP50415的中频数字化发射机的设计

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0 引言

软件无线电技术已在当今无线通信中得到了迅猛发展,并已逐渐成为通信领域的一个新的发展方向。软件无线电的基本思想是在一个通用的硬件平台上,通过软件加载的方式并用软件实现所有无线电台的功能。软件无线电的理想结构是将A/D、D/A尽可能地靠近天线。考虑到目前A/D、D/A的带宽及DSP的处理能力,一般采用中频采样的软件无线电结构。

1 HSP50415的功能特点

1.1 HSP50415的内部结构功能

HSP50415由256级深度的FIFO数据缓冲器、星座映射器、成形和内插滤波器、复数乘法器、符号率NCO、载波NCO及双路DAC组成。其内部组成如图1所示。

HSP50415的信号输入管脚是DIN(0~15)、ISTRB、TXEN和DATACLK。数据输入有两种方式:一种是固定符号速率传输方式,一种是猝发传输方式。在固定符号速率传输方式下,数据将以2倍采样率进入数据缓冲区,缓冲区为256×32bit的FIFO。一旦一对I和Q数据进入FIFO,数据会以采样率的方式读出。由于FIFO可完成一个串并变换,可将一路信号变换成I和Q两路信号,因此,其输入端数据率是输出端的2倍。而在猝发方式下,当数据满或半满时,FIFO的标志位可触发DSP的中断,以通知DSP停发数据,这时便可读取数据。I/O的输入时序如图2所示。

HSP50415数字上变频器的内部星座映射图中有一个用户可编程查找表(256×8 bit RAM),这个查找表能支持I/O最大位宽为4 bit (256QAM)的数据,可完成各种正交的PM和AM基带码映射。可将I和Q数据合并成8 bit数据作为地址去查表,从而得到映射数据并以Iout<3:0>和Qout<3:0>的形式输出。

HSP50415中的成形滤波器的基本内插率为×4、×8或×16。此外,还有一个可选的2bit模式以供用户将抽样率减少1/2。成形滤波器的运算由移位累加器来完成,其最大输入采样率为MIN((CLK×2×2^twoBITMODE)/(#bit xinterpolation-Rate),CLK/4)。若使用2 bit模式,则式中的twoBitMode为1,否则为0,#bit为输人数据的位数,interpolationRate为内插率。

HSP50415的半带滤波器的内插率为2,由于其系数在偶数点上为零,因此可将计算量减少一倍。而内插滤波器则可将半带滤波器的输出采样率插值到最终的采样率fsout。数控振荡器(NCO)用于为内插滤波器提供时钟,它允许输人和输出采样率有非整数倍关系。而器件中的乘法器则可把基带信号调制到可编程中频上。

HSP50415内部集成有双路12位DAC,并可由x/sinx滤波器提供滚降补偿,以实现模拟输出。另外HSP50415还可提供14位数字输出。

1.2 HSP50415的主要特点

HSP50415是一个功能强大的可编程调制器,编程十分灵活,同时,其信号的极性可以通过编程来改变。HSP50415内部集成有高速D/A转换器,且性价比较高。此外,HSP50415还具有功耗低、精度高、可靠性强等优点,其主要性能特点如下:

◇最高输出采样率达100 MHz,最高输入数据率达25 MHz;
     ◇编程载波NCO和符号NCO均为32位,精度较高;
     ◇可进行x/sinx滚降补偿;
     ◇每路有四片64×72位的FIR滤波器,其系数RAM可由Intersil公司提供的软件来产生;
     ◇成形滤波器的内插率可编程设置(可以达到24个符号间隔),而半带滤波器和内插滤波器的系数则是固定的;
     ◇数字信号处理能力大于70 dB B(SFDR);
     ◇具有14位数字输出或双路12位D/A模拟输出能力,其D/A处理能力大于50 dB。

1.3 HSP50415的主要管脚功能

HSP50415的主要引脚功能如下:
     CLK:系统时钟;
     SYSCLK/2:系统内部时钟;
     DIN<15:0>:数据总线;
     CDATA<7:0>:微处理器数据总线;
     RD:微处理器读引脚;
     WR:微处理器写引脚;
     CDATA<7:0>:微处理器地址总线;
     Iout<13:0>;Qout<13:0>:数字输出;
     IOUTA,IOUTB,QOUTA,QOUTB:模拟输出;
     2*SYMCLK:2倍采样时钟引脚;
     REFCLK:参考时钟;
     DATACLK:异步数据时钟;
     TXEN:猝发模式选通信号;
     ISTRB:I路数据选通信号;
     INTREQ:中断请求信号。

作者:赵林森 西安邮电学院   来源:电子元器件应用

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