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1、第3卷第1期空军工程大学学报(自然科学版)Vol.3No.12002年2月JOURNALOFAIRFORCEENGINEERINGUNIVERSITY(NATURALSCIENCEEDITION)Feb.2002软件无线电的新进展112王文艺,黄文准,夏牧(1空军工程大学电讯工程学院,陕西西安710077;2空军第三研究所,北京100085)摘要:针对软件无线电在军用及民用等方面有着极为广阔的应用前景,阐述了软件无线电的开放式总线结构、高性能的互连结构、高速DSP、宽带模数转换器(ADC)、数字下变频器(DDC)等关键技
2、术,介绍了软件无线电的工业标准(MMITS),21世纪国防远景展望及软件协议,并总结了近几年来在体系结构、器件和技术标准等方面所取得的一些新进展。关键词:软件无线电;数字信号处理;体系结构;标准中图分类号:TN9151文献标识码:A文章编号:1009-3516(2002)01-0036-03自1992年JoeMitola首次提出软件无线电的概念后,首先在军事应用领域得到了发展,主要解决了三军无线电台多频段、多工作模式的互联互通问题;民用方面,由于有需求的牵引和技术的推动,加上软件无线电的开放式总线结构和模块化、标准化、层次化的软件开发以及
3、极大灵活性,世界各大通信厂商均给予了[1,5]极大的关注。1器件技术不断发展随着电路技术和器件技术的不断发展,如宽带高速A/D/A、宽带大动态接收机、高速DSP、现场可编程门陈列(FPGA)、高温超导等,使得软件无线电的研究工作能在这些新器件的推动下取得新的突破。1.1宽带模数转换器(ADC)决定宽带模/数性能的关键是采样速率和位数,采样速率由信号带宽决定,量化位数则要满足一定的动态范围和数字信号处理精度。ADC的分辨率越高(位数越多),需要转换的时间就越长,转换速率就越低,两者相互制约。高速ADC的结构主要采用全并行或闪烁型ADC;而高分辨率AD
4、C主要采用-结构。软件无线电中,在达到高速ADC的同时,兼顾高分辨率;同样,在达到高分辨率的同时,也要兼顾高速。具体应用时,还要考虑功耗、功能以及与外围其它电路的接口等。因此,在软件无线电的发展初期采用的ADC为AD9042,目前则有性能更为优越的AD6640。1.2数字下变频器(DDC)数字下变频器(DDC)是A/D变换后首先要完成的处理工作,包括数字下变频、滤波和二次采样,由合成器、正交混频器、低通滤波器和输出格式化器组成,是整个系统数字处理运算量最大的部分。DDC的主要功能是从宽带输入中提取出所需的窄带频段,并将该窄带频段变换到基带,以正交
5、或实信号形式输出。窄带提取由下变频和将有用频带中置到数据载波完成。即由正交正弦信号乘以输入数据完成下变频,同相(I)和正交(Q)处理支路都由高抽取滤波器(HDF)和FIR滤波器级联组成,用来提取有用频段。输出格式化器对滤波器的输出进行整形,以提供各种串行数据格式。这部分的工作由专用可编程芯片完成,如美国Harris公司[2~3]的HSP50016和HSP50214。1.3高速DSP软件无线电中,单片的DSP尚不能满足处理速度和容量的要求,必须采用多芯片并行处理。目前已商业化的产品如TI公司的TMS320C40(第一代并行DSP),AD公司的ADSP2
6、106X为可并行扩展的超级哈佛收稿日期:2001-03-30作者简介:王文艺(1961-),男,山西太原人,讲师,主要从事地空通信研究.第1期王文艺等:软件无线电的新进展37指令计算机(SHARC),这种芯片内四套独立的总线,可完成双向数据存取、指令存取、非指令性I/O,而且可方便地构成多片并行的处理系统。另外,90年代中后期TI公司的TMS320C6X系列,也是专门为并行处理而设计的。TMS320C6X系列的主要特点是采用了甚长指令字(VLIW)的体系结构。该结构中,多个功能单元是并发工作的,所有的功能单元共享使用公用寄存器堆,由功能单元同时执行
7、的各种操作是由VLIW的长指令来同步的,把长指令中不同字段的操作码分别送给不同的功能单元,这种代码压缩是由编译器完成的。开发工具在提供DSP系统的性能方面也起着重要的作用。2高性能的互连结构该部分功能是解决如何将系统中各功能单元互连,组成一个可编程、开放、可扩展、具有高数据流量的硬件平台。传统的系统结构中,采用流水线形式互连,不具有开放性。软件无线电必须采用一种新的互连结构,这就是国内外都在研究基于总线的互连结构。实现一个高性能的总线离不开精巧的设计,负载的驱动能力限制了总线所带器件的数量,还有其它的一些原因,所有这些,都会在一定程度上使设计复杂化,
8、并限制实际能达到的数据传输率。在大多数设计中,连接是点到点的,这时的板面布局比较容易实现,可以
