無線電短波是指波長為10～100 m的電磁波，其頻率為3～30 MHz。利用短波信道進行數(shù)據(jù)通信，具有傳輸距離遠、受地形限制較小、不易遭受人為破壞等優(yōu)點，有著廣闊的應用前景。文章在對短波信道的特性進行分析的基礎上，通過對短波通信的主要工具短波電臺進行改進，提出了一種方案，用于組建一個一點對多點的星型拓撲結構無線網(wǎng)絡，進行遠距離數(shù)據(jù)傳輸，并根據(jù)此方案設計了基于DSP芯片的系統(tǒng)軟、硬件。通過實驗測試，該系統(tǒng)實現(xiàn)了組網(wǎng)的功能。

　　1　組網(wǎng)方案

　　在設計組網(wǎng)方案時需要對短波電臺進行改進，為了不影響電臺原有的內部硬件結構和功能，本文方案設計了與短波電臺的音頻輸入輸出口相接口的硬件，在發(fā)送端先對數(shù)字信號做音頻調制，再由電臺進行二次調制到短波頻段上發(fā)送，在接收端經過短波解調和音頻解調得到數(shù)字信號。這種改進方法適用于大多數(shù)具有語音通信功能的電臺，易于移植，具有良好的經濟性和通用性。

　　采用了時分多址（TDMA）的方式，在某一時刻只有一個用戶發(fā)送信號，以獲得較好的信噪比性能。在短波通信中產生的多徑時延，限制通報的碼元速率一般在200 b／s以下，本方案設置碼元速率為100 b／s。

　　選擇多進制頻率鍵控（MFSK）的音頻調制方式，這種方式適合于在缺乏相位穩(wěn)定性的信道及衰落信道上進行數(shù)據(jù)傳輸，而且充分利用了傳輸帶寬，提高了傳輸速率。在接收端使用非相干解調和平方率檢波的方法對MFSK信號進行解調［1］，這種方法不需要估計載波的相位，大大降低了系統(tǒng)的復雜度。

　　發(fā)送端在發(fā)送MFSK信號之前插入時域位同步導頻，用來幫助接收端獲取抽樣判決的位同步信息。本方案利用了m序列的自相關函數(shù)近似于沖擊函數(shù)的特性，使用與碼元等周期的m序列音頻調制信號作為位同步導頻。接收端在進行導頻檢測時，先對采樣得到的信號進行順序移位，再與本地序列做相關，在一個碼元周期內，找到最大的相關結果與對應的時刻，認為此時刻為碼元結束的時刻，并由此獲得位同步信息。

　　2　系統(tǒng)硬件設計

　　2．1　系統(tǒng)硬件總體結構

　　系統(tǒng)硬件以DSP芯片為核心，對信號主要進行數(shù)字處理，把固定的硬件結構和靈活的軟件算法相結合，只通過修改軟件就可以實現(xiàn)方案的改進和系統(tǒng)的升級，靈活簡單、方便易行。系統(tǒng)使用TI公司生產的DSP芯片TMS320VC5402（簡稱C5402），是一款低功耗、高性價比的16 b字長定點DSP芯片，運算速率可達100MI/s，具有高度靈活的可操作性和高速的處理能力，在實時嵌入語音通信等方面得到了廣泛的應用。

　　系統(tǒng)硬件結構如圖1所示。主要包括4個模塊：DSP模塊、電源模塊、模擬接口模塊和異步串行接口及EPROM模塊。DSP模塊用來完成數(shù)字信號處理算法；電源模塊利用了電臺提供的12 V直流電壓，經過兩級電源轉換，產生穩(wěn)定的3．3 V和1．8 V的電壓輸出，分別提供給C5402作為I／O電源和內核電源，同 時5 V的直流電壓也給電路板上的其他芯片供電；模擬接口模塊和電臺音頻口連接，用來采樣音頻輸出信號和產生音頻模擬輸入信號，控制電臺音頻輸入輸出轉換鍵控信號PTT；異步串行接口及EPROM模塊完成與信息錄入設備通信，以及保存程序代碼并在復位時自行加載。

　　2．2　模擬接口模塊設計

　　系統(tǒng)硬件采用了10 b并行A／D轉換器TLV1571，該芯片的采樣率最高可達1．25 MS／s，功耗極低，具有2個軟件可配置的控制寄存器，由觸發(fā)信號控制所有的采樣、轉換和數(shù)據(jù)輸出，接口和控制簡單，采用了雙路8 b并行D／A轉換器TLC7528，該芯片設計成具有單獨的片內數(shù)據(jù)鎖存器，VDD＝5 V時的建立時間為100 ns，傳輸延時為80 ns，并且可用工作位電壓方式，數(shù)據(jù)鎖存與數(shù)模轉換同樣由觸發(fā)信號完全控制。他們與C5402的連接如圖2所示。

　　該模塊通過地址譯碼把TLV1571和TLC7528分別映射到I／O空間的0x0002和0x0001，保證在C5402訪問數(shù)據(jù)總線時只有一個芯片處于選通狀態(tài)。在程序開始時要對TLV1571的工作方式進行初始化，通過寫入控制字0x00C0和0x0100，把他配置成使用內部時鐘、軟件啟動采樣、二進制輸出的模式［2］。C5402將串口引腳FSX0設置為通用輸出引腳，控制TLV1571的讀信號。在每次定時中斷中產生相應的觸發(fā)信號啟動D／A和A／D轉換，通過改變定時中斷的頻率就可以靈活地更改采樣率和D／A轉換頻率。

　　2．3　異步串行接口及EPROM模塊設計

　　異步串行接口及EPROM模塊與C5402的連接如圖3所示。

本方案利用了C5402的緩沖串口McBSP0的2個引腳：BDR0和BDX0作為通用的輸入和輸出引腳，用來模擬異步串口，采用 MAX232芯片將C5402輸出的TTL電平轉換為符合RC232標準的電平，可以與遵循該標準的器件進行通信。EPROM芯片采用了 AT29C512，其存儲容量為64 k&TImes;8 b，用來存儲程序代碼和完成自舉加載。