基于DSP的高階COSTAS鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)

3.1 SIN/COS函數(shù)的查表算法

為了提高算法的實(shí)現(xiàn)效率，介紹運(yùn)行時(shí)計(jì)算的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)，應(yīng)盡可能把一些運(yùn)行時(shí)計(jì)算的參數(shù)做成查找表或常數(shù)數(shù)值。這不僅適用于一些比較規(guī)整的參數(shù)表，對(duì)于一些并不規(guī)整的運(yùn)行時(shí)的計(jì)算，例如上下變頻和VCO中，用到與載波相乘的SIN/COS的計(jì)算，可以采用寫(xiě)成數(shù)組，用查表來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.2 運(yùn)算的流水處理

DSP的CPU多采用流水線結(jié)構(gòu)。DSP的大多數(shù)指令為單周期指令，而跳轉(zhuǎn)類(lèi)指令卻通常要耗費(fèi)較多的機(jī)器周期?？梢詫⒍嘀匮h(huán)拆開(kāi)，減少對(duì)外層循環(huán)次數(shù)進(jìn)行控制轉(zhuǎn)移的時(shí)間，充分利用優(yōu)化器構(gòu)成的流水線。

3.3 CIC梳狀濾波器的使用

利用CIC濾波器代替低通濾波器，達(dá)到減少定點(diǎn)乘法和加法運(yùn)算的目的，解決了單片C6416資源不足的問(wèn)題。例如：本文中載波速率為4800kHz,采樣率為230.4kHz，鑒相器輸出的高頻頻率為9600kHz，采用48階CIC可以將9600kHz的頻率分量濾掉。由于在 的位置，因此濾除效果非常好，遠(yuǎn)大于 。CIC濾波器每項(xiàng)系數(shù)都是1，利用加法運(yùn)算可以實(shí)現(xiàn)需要大量乘法和加法運(yùn)算的功能，減少對(duì)DSP片內(nèi)資源的使用。

3.4數(shù)據(jù)傳輸?shù)腅DMA方式

在調(diào)制解調(diào)過(guò)程中，DSP和外部之間存在大量數(shù)據(jù)的交換，這部分的優(yōu)化工作影響系統(tǒng)性能。C64x支持EDMA，EDMA是增強(qiáng)型DMA,是一種在沒(méi)有CPU介入情況下的訪問(wèn)存儲(chǔ)器的方式，即由EDMA控制器控制數(shù)據(jù)在L2內(nèi)存/緩存和片內(nèi)集成外設(shè)及片外設(shè)備之間的傳輸，而同時(shí)CPU可以并行的執(zhí)行其它指令。EDMA是一種有效的數(shù)據(jù)傳輸方式，可以有效的減少EMIF在CPU下操作需要的資源。

具體實(shí)現(xiàn)方法如下：在片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)定BUF的長(zhǎng)度，并一分為二，可設(shè)為BUF1和BUF2。在EMDA里BUF1和BUF2都是等存儲(chǔ)大小的。在數(shù)據(jù)幀同步信號(hào)的上升沿，DSP以EDMA的方式從外部讀一幀的數(shù)據(jù)到BUF1；同時(shí)BUF2內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行MPSK的解調(diào)算法。同理，在下一個(gè)數(shù)據(jù)幀同步信號(hào)的上升沿，DSP以EDMA的方式從外部讀另一幀的數(shù)據(jù)到BUF1 。BUF1讀滿(mǎn)后，DSP對(duì)BUF1內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行MPSK的解調(diào)算法，同時(shí)BUF2進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀操作，實(shí)現(xiàn)EDMA的乒乓處理。

4、高階COSTAS環(huán)路的DSP實(shí)現(xiàn)結(jié)果

本文選取8PSK的符號(hào)速率為2400kbps,載波速率為4800kHz,采樣率為230.4kHz。圖2所示的兩路信號(hào)分別是利用CCS開(kāi)發(fā)工具的觀察窗口觀察到的，提取的同頻同相的載波信號(hào)和8PSK的調(diào)制信號(hào)。

圖3 恢復(fù)的載波信號(hào)（上）和接收到的基帶信號(hào)（下）

圖4 8PSK接收端解調(diào)前星座圖（AWGN信道，SNR＝17dB）

5. 結(jié)束語(yǔ)

本文主要介紹了一種新型的適用于MPSK載波提取的高階COSTAS環(huán)路，能滿(mǎn)足MPSK相干解調(diào)的需要，且便于DSP實(shí)現(xiàn)。針對(duì)COSTAS環(huán)算法的DSP實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)行了詳細(xì)的討論。最后，針對(duì)一個(gè)具有較高數(shù)據(jù)速率8PSK調(diào)制解調(diào)實(shí)例，在單片C6416上完成了基于高階COSTAS環(huán)的載波同步及相干解調(diào)，并給出了通過(guò)CCS工具觀察到的DSP實(shí)現(xiàn)結(jié)果，證明高階COSTAS鎖相環(huán)具有較好的載波同步性能。