2 軟件無線電的模塊化分析
　　軟件無線電的硬件平臺采用模塊化設計，是一個開放的通信平臺，與PC系統很相似。可以想象，基于一個相對通用的硬件平臺，通過加載不同的軟件(需要時可更換插卡)來實現不同的硬件功能。但軟件無線電的硬件平臺比PC要求高得多，它需要寬帶射頻前端、寬帶A/D、D/A轉換器和高速DSP，工作頻率高達幾至幾十MHz，信號干擾很嚴重。所以，它必須由多個CPU并行工作才能滿足系統處理速度的要求；其次，DSP處理數據要求高速轉換，系統總線必須具有極高的I/O傳輸速率。在符合要求的系統總線中，VME技術最成熟，通用性最好。它可提供多CPU并行處理，支持獨立的32位數據和地址總線，總線的速率達到40Mbps，基本滿足了軟件無線電要求。基于VME總線的軟件無線電模塊包括硬件和軟件兩大部分。
　　其硬件模塊有：
　　·寬帶A/D/A變換。它將A/D變換盡可能靠近天線，至少對中頻進行A/D變換。評價A/D變換器性能參數包括信噪比，無寄生動態范圍(SFDR)，互調失真(IMD)，采樣速率和采樣精度等。其中主要是采樣速率和精度，SNR可用下式計算：
　　SNR＝6.02B+1.76+10λg₁₀(f_s/2f_max)　(dB)
　　其中B為ADC位數，f_s為采樣頻率，f_max為輸入模擬信號的最高頻率。對于一個70MHz的中頻信號，若要求采樣精度達到12位，SNR等于80dB，可以算出采樣速率為558Mbps。
　　·數字中頻濾波變換。由于經過寬帶A/D變換的數據流速率常在幾十到上Mbps，對數字中頻進行數字信號處理需很大的運算資源和I/O帶寬，所以，通常采用數字下變頻器來完成數字濾波和變頻等;
　　·并行DSP處理模塊。采用4塊并行的DSP芯片完成單路、多路基帶、比特流、信源編解碼;
　　·控制與接口模塊。完成對射頻前端及電臺功能的控制，實現窄帶A/D/A變換，并提供用戶各種模擬或數字接口。
　　其軟件模塊包括：
　　·系統軟件包。完成系統的初始化、軟件功能的流向處理;
　　·功能軟件包。完成系統的通信規約、界面和實時控制;
　　·通信功能控制軟件包。主要是通信功能庫模塊；中斷響應程序模塊；實時信號流控制模塊;
　　·通信庫函數軟件包。主要是DSP指令和函數庫；信號流變換庫；調制解調算法庫；信道糾錯編碼算法庫；信源編碼算法庫等。
　　由以上模塊組成的基于VME總線的軟件無線電系統結構如圖2所示。

3 軟件無線電中的一種DSP模式分析
　　軟件無線電是對整個工作頻段(25MHz左右)進行數字化，中頻和基帶處理采用數字信號處理方式。所以，DSP技術是軟件無線電技術的工作重心。本文采用定點DSP芯片’C541作為數據處理的核心。
3.1 TMS320C541簡介^[3]
　　TMS320C541是TI公司一種定點高性能的數字處理芯片。它具有改進的哈佛結構、高并行結構CPU、片內存儲器、在片外圍接口及一套高效的指令集。其主要特征包括：
　　·CPU特征：三條獨立的16位數據總線和一條程序總線；40位算術邏輯單元(ALU)，包括一個40位桶形移位器和兩個獨立的40位累加器；17位并行乘法器與一個專用40位加法器聯合以執行單指令周期乘/加(MAC)操作；用于Viterbi操作加/比較選擇的比較、選擇和存儲單元(CSSU)；指數編碼器以計算40位累加器中數值的指數部分；兩個地址發生器，包括8個輔助寄存器和2個輔助寄存器算術單元。
　　·存儲器：192K字(16位)最大可尋址存儲空間，包括64K字程序空間、64K字數據空間和64K字I/O空間；28K字單口片內ROM，其中8K字既可定義為程序空間也可定義為數據空間；5K字雙口片內RAM。
　　·指令集：單指令重復和塊重復操作；內存塊移動指令；32位指令字；2或3個操作數讀取指令；可并行存儲和讀取算術指令；條件存儲指令；中斷快速返回指令。
　　·外圍接口：軟件可編程等待狀態發生器；可編程空插入操作；片內鎖相環時鐘發生器；兩個可支持8位和16位傳送的全雙工標準串行口：一個16位定時器；外部總線斷開控制；數據總線保持器。
　　·其它：功耗控制指令如IDLE1、IDLE2、IDLE3，可使芯片運行于不同的低功耗狀態；IEEE標準1149.1JTAG2仿真測試端口；指令周期為25ns。
　　由于TMS320541有兩個標準串行口，實現中可將串口1接A/D轉換器，以接收或發送模擬信號。串口0用以傳送和接收已壓縮的碼流。模擬界面A/D轉換器選用TI公司的TLC32AC01，由’C541對它進行初始化，其時鐘由片外頻率為10.368MHz的石英振蕩器提供。’C541串口1的幀接收和發送的同步信號(FSR和FSX)由TLC320AC01提供。
3.2 ’C541構成軟件無線電中一種模式分析
　　采用專門的可編程芯片，將中頻下變頻，然后再進行DSP處理，數字下變頻器(DDC)可完成從寬帶信號中提取有用信號的功能，其最大輸入速率為75Mbps(16bit)，通過編程可以控制速率和輸出格式。圖3為’C541和DDC組成的一種軟件無線電系統模式。

　　圖中’C541可選用多個進行并行處理工作。其軟件實現中的幾個關鍵技術包括：
　　·數據格式：由于’C541是16位定點數字信號處理器，為了實現過去’C40浮點運算的數據處理格式，這里必須用定點數來表示浮點數，這樣盡管提高了速度卻很可能導致運算精度不夠。在實現時采用下述幾種方法：對精度過高的地方，將計算的中間變量采用32位來表示；對有些幅度變化較大的數值，采用適當的方法來減小幅度變化，從而在同樣的數據格式下提供較高的精度。
　　·存儲器空間分配：’C541片內存儲區包括5K雙口RAM和28K單口ROM。在一般應用中只使用RAM。若RAM不夠，可通過外接RAM或選用其它’C54x來解決。當處理的數據量較大時也可以采用多個’C541芯片并行處理的方法。處理時，可將存儲區分成不同的段，以存放程序、已初始化數據和未初始化數據，并為’C541重新設置了堆棧和中斷向量表。
　　·多片DSP互連技術。DSP多片互連技術有基于直接存儲器存儲的多處理器互連、基于全局和局部存儲器的多處理器互連以及基于高速緩沖通道的多處理器互連技術。基于滿足高速處理和軟件重構雙重要求的多頻段多功能電臺必須采用基于全局和局部存儲器的多處理器互連技術^[4]。這是因為其連接鏈路加快了數據流的速度，同時統一的地址空間和專用的控制操作簡化了存儲器的訪問與處理過程，而內部的存儲器簡化了I/O的數據流量從而減輕了總線的瓶頸效應。其互連模式如圖4所示。