二十一世紀的戰爭將以數字化戰場為背景,而數字化戰場的一個重要特點是信息可以直達單個士兵。采用基于軟件無線電的思想,應用第三代數字信號處理器 TMS320C31和數模轉換芯片TLC32044等器件構成短波自適應調制解調器的硬件平臺,將其與傳統的模擬電臺相連接,構成了可傳輸數據信息的單兵背負式數字化電臺,通過軟件程序的編寫實現信息處理的一系列功能。
此數字化電臺不僅保留了原有的話音通信能力,而且又增加了數據通信功能。它充分利用了現有的短波通訊設備,并大大降低了數字化改造的成本。采用它可以將戰場上的各種信息轉化為數字保密代碼,通過短波無線信道發送接收,把指揮所、部隊及單個士兵緊密聯系起來,形成機動靈活的短波通信網路,使指戰員實時掌握戰場態勢,增加信息對抗和信息攻擊能力,從而提高部隊的戰斗力。
1 軟件無線電技術
隨著高速數字信號處理器(DSP)的研究開發,軟件無線電技術得到飛速發展。其基本概念是將硬件作為無線通信的基本平臺,而電感器符號將盡可能多的無線及個人通信功能以軟件實現。其組成框圖如圖1所示。
軟件無線電的核心是將寬帶A/D和D/A盡可能靠近天線(將A/D和D/A由基帶移到中頻甚至射頻),用實時高速DSP/CPU代替傳統的專用數字電路做 A/D后的一系列處理,將無線通信的各種功能采用軟件進行定義。軟件無線電代表一個軟件可重構的無線電體系,它的可重構性主要體現在其射頻、中頻以及基帶信號處理可工字電感以通過軟件編程來控制和實現。其硬件平臺可以用可編程數字信號處理芯片或可重構專用功能信號處理器來實現。
2 系統硬件組成及工作原理
以TMS320C31高速信號處理器為核心,輔以相應外圍電路,構成短波自適應調制解調器,它和短波單邊帶電臺連接后,構成短波數字通信系統中的一個站。短波自適應控制調制解調器主要由主處理器TMS320C31、溫補晶振、高速RAM、低速EPROM、A/D、D/A轉換器、控制頻道轉換電路、液晶顯示器、按鍵等部分組成,如圖2所示。
TMS320C31(以下簡稱C31)是TI公司生產的第一代浮點DSP芯片,具有32位的浮點精度,60納秒的單周期指令執行時間,能進行整數、浮點及邏輯運算,總共有三套總線,即程序總線、數據總線和DMA總線,取指、讀寫數據以及DMA操作可同時進行,可以尋址16M字的空間繞行電感,是目前國內應用比較廣泛的DSP芯片之一。它提供了可與外部串行設備通信的串行接口,支持8/16/24/32位數據交換,為設計A/D、D/A接口電路提供了很大的靈活性。它的程序引導功能(Bootloader)使其程序可以從低速EPROM、PROM或串行口裝入到系統的高速RAM中全速運行。
存儲器部分包括128K×32高速RAM、256K×8低速EPROM(或EEPROM)和8K×8不揮發RAM。EPROM是用戶程序存儲器,由于高速 EPROM價格昂貴,這里采用低速廉價的EPROM,開機或復位后,利用C31特有的程序自動裝載功能,自動將EPROM中的功率電感用戶程序裝載到高速RAM 中,并從用戶程序首地址開始全速運行。
高速RAM:由4片128K×8、速度為15納秒的SRAM組成128K×32的高速RAM區。它既作程序存儲區,又作高速數據存儲區。
8K×8不揮發RAM:內帶保護電路和電池,用作參數存儲器。可以隨時讀寫(需加等待狀態),關機后數據不丟失,用于存儲用戶地址、網絡參數、掃描速度及系統內部運行所需的一些參數。
短波電臺接口:TLC32044是TI公司生產的接口芯片(簡稱AIC)TLC32040系列中的一種,它集A/D、D/A于一體,具有兩個模擬輸入口和一個模擬輸出口,最高采樣頻率為19.2kHz。它用于電臺與C31之間的收發信號接口,通過C31的串行口與C31芯片連接。在程序控制下,A/D轉換器將來自電臺的模擬信號經高速采樣后傳送給CPU,由CPU運算處理和解碼后恢復數據信息。D/A轉換器的功能是將經過編碼的發送信息轉換成適合信道傳輸的模擬信號經電臺發送出去。
液晶顯示器:采用MGLS12864T點陣式液晶顯示器,編制漢字庫以存儲漢字字模(即點陣數據),以圖形顯示方式顯示發送或接收的數據。
小鍵盤:共20個,用菜單方式選擇不同的操作功能,如輸入密鑰、鍵入數據等。各鍵的定義由軟件實現,其參數的設置和控制功能的修改無需改變鍵盤硬件結構,只需改變相應軟件,便于功能擴展。 大功率電感廠家 |大電流電感工廠
