用软件无线电技术实现通用卫星测控平台
摘要：软件无线电(SDR)是随着微电子技术迅速发展起来的一项新技术，强调以开放性最简硬件为通用平台，数字信号处理器（DSP）是整个软件无线电方案的灵魂和核心所在。软件无线电技术广泛地应用于现代通信的各个领域之中。
关键词：软件无线电 数字信号处理 调制解调
中图分类号：TN925 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2011)09-0155-01
软件无线电(SDR)是通信与电子技术领域目前最重要、最活跃的研究领域之一。软件无线电是构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台,用软件完成各种功能,从而研制出具有高度灵活性、开放性的新一代无线通信系统。
1、软件无线电（SWR）
1.1 关键技术
软件无线电（SWR）关键技术主要有：天线、射频前端、宽带A/D-D/A转换器、通用和专用数字信号处理器以及各种软件组成。软件无线电的天线一般要覆盖比较宽的频段，每个频段的特性都要均匀，以满足多种业务需求。其硬件结构使软件无线电具有整体的可编程性：RF频段可编程、信道访问模式可编程、信道编码和调制可编程。软件无线电是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托，通过软件编程来实现无线电台的各种功能，从基于硬件、面向用途的电台设计方法中解放出来。减少模拟环节，把数字化处理（A/D和D/A变换）尽量靠近天线。
1.2 优点
运用软件无线电方法可以有效地解决系统功能的升级和扩展问题，研发时间和调试周期较短，对于提高可靠性和降低成本很有效。从通信技术的发展趋势来看，软件无线电技术具有许多以硬件为主的传统通信系统所无法比拟的优点。DSP的发展，使得在许多速度要求较高，算法较复杂的场合，取代MCU或其它处理器，而成本有可能更低。
2、软件无线电通用平台的DSP技术
2.1 新一代DSP处理器
TMS320C6701（简称C6701）是TI公司近年来推出的含多个处理单元的一种新型新点、高性能DSP芯片。与TMS320C6201管脚兼容，C6701为通用32位浮点DSP处理器，采用甚长指令字（VLIW）结构。主频为167 MHz，浮点单元为6个，支持字节寻址获得8位/16位/32位数据；程序存储空间和数据存储空间各512Kb；通过对五个BOOTMODE引脚的灵活设置设定各空间的地址范围。片上集成了32位外部存储器接口EMIF，片内数据空间分为两块，每一块RAM被组织为八个2K×16的存储体，使得CPU能够同时访问不同存储体的数据，不发生冲突。采用0.18μm工艺，则五层金属组成，输入输出接口电压为3.3V，核心电压1.8V(167MHz时为1.9V)。C6701的外围端口包括DMA控制器、主机接口（HPI）、中断选择等。两个多通道缓存串行口（McBSP）除多通道、比缓存外，还支持多种数据格式、硬件A/μ率压扩展、位时钟和帧时钟的灵活编程，还提供SBSRAM、SDRAM等高速存储器的无缝接口。
2.2 DSP技术的应用
DSP是一种适合数字信号处理运算需求的单片可编程微处理器。DSP的内部芯片采用程序和数据分开的哈佛结构，设有单独的硬件乘法器，采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，快速的指令周期。可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。例如在语音处理系统里使用模拟滤波技术，由于模拟技术存在温度漂移、元件误差和老化等问题，滤波器的质量得不到保证，并且参数调整不灵活。而数字滤波器只是一些数字处理运算，它对二进制数字进行乘、加、减等运算，得到的结果完全可预测和可复制。每套测控平台含双机备份的遥控调制器与遥控解调器，双机分别由独立电源供电。中频主要包括基带处理、比特流处理和信源编码3部分。基带处理主要完成各种波形的调制解调、扩频解扩、信道的自适应均衡及各种同步数字处理，每路需要几十到几百个MIPS的处理能力。调制器与解调器分别通过不同的RS232串口与遥控处理计算机通信，完成对调制解调器的控制及其带数据的收发。采用IRQ差错控制方式来保证程序传送的可靠性，参数设置成功后，调制解调器根据协议发送和接收遥控指令，并将工作状态回送遥控处理计算机，同时在遥控前端机面板上显示。信源编码要完成话音、图像等编码算法，每信道需要十几个MIPS的处理能力。如此巨大的信号处理运算，必须采用高速多个DSP并行处理结构才有可能实现。DSP发展的片内存储器RAM越来越大，要设计高效的DSP系统，就应该选择片内RAM较大的DSP。1
2.3 调制解调器的功能
调制器和解调器合在一起成为调制解调器，通过电话拨号接入Internet的必备的计算机硬件设备。调制器是把数字信号用调制电波频率的方法将其转换为模拟信号，解调器是在接收到模拟信号后，将模拟信号解调，使信号恢复成数字信号。调制是指用基带脉冲对载波波形某个参数进行控制，从而形成适合于线路传送信号的过程。正弦信号形式简单，便于产生和接收，经常被用作载波体。经过调制的信号通过电话载波传送到另一台计算机之前，也要经由接收方的Modem负责把模拟信号还原为计算机能识别的数字信号，这个过程称为“解调”。 解调的方式有正弦波幅度解调、正弦波角度解调和共振解调技术。
总之，用软件无线电技术实现通用卫星测控平台，是把硬件作为无线通信的基本平台，把尽可能多的无线通信及个人通信功能用软件实现。软件无线电具有很强的灵活性和开放性，通过注入功能各异的软件，开发和研制了通用化、综合化、智能化的卫星测控平台，对调制载频、调制方式、传输码速率等的参数进行了有效地改变，能够很好地满足需要，且有较大的冗余度，利用升级，应用于各种轨道卫星平台的遥测遥控任务。
参考文献
[1]程鹏.图像声纳发射与控制模块的设计与实现[D].哈尔滨工程大学,2010:1-70.