基于TMS320C5402實現的4FTSK調制技術

1 引言
短波通信是通過電離層反射來實現遠程信息傳輸，因而其通信受地形限制小；其次通信成本低，靈活性強。但它也存在一些缺點，如：信息傳輸的可靠性差，存在深衰落和多徑時延失真等。在一般在短波信道中傳輸數據，信息的誤碼率通常在10-2-10-3的數量級，這些嚴重的衰落以及多徑效應造成的碼間串擾，限制了通信質量的進一步提高。近年來，由于在短波數據通信系統中，采用了各種有效的抗衰落和抗多徑的措施，使系統的誤碼率差不多提高了兩個數量級。其中，時頻組合調制技術（即FTSK）是目前廣泛采用的抗衰落和抗多徑技術之一。針對這種情況，本文提出采用DSP（數字信號處理器）實現4FTSK調制，并取得較好的效果。

2 4FTSK調制方式
在一個或一組二進制符號的持續時間內，用若干個調制頻率的組合來傳送原二進制數據流，每一個調制頻率在不同的時隙內有不同的頻率，這種由不同時隙和不同頻率所構成的信號，稱為時頻調制信號；在某種意義上又可看成是一種時頻編碼調制，組成的系統稱頻率分集接收系統，即按一定的規則在數據符號的不同時隙發射不同頻率信號來實現信號傳輸的調制方式。FTSK又可分為幾種調制方式，包括二時二頻制，二進制四時四頻制，四進制四時四頻制、八進制四時四頻制以及十六進制相位調制等。

FTSK碼組的編碼原則是，所編碼組既具有強的抗衰落和抗干擾能力，又容易實現同步，也就是要求編出能從信息序列中提取同步信息的正交碼組。首先，為了提高抗衰落能力，要求每一個碼組的不同時隙中應含有不同的頻率。這樣，二時二頻基本上具有二重頻率分集的效果，而四時四頻基本上具有四重頻率分集的效果；其次，為了加強抗干擾性，任何兩個碼組的碼距應最大，所以首先要選用正交碼，即要求所有的碼組在同一時隙內含有不同的頻率，對于四時四頻制而言，在表示四進制信息時，很容易形成正交碼，但表示八進制信息時，只能形成部分正交的碼組；最后，在碼組配置時還應考慮從碼組本身能提取同步信息，即要求編碼方式是非循環碼，且任何兩個碼組都沒有相同的二聯碼或三聯碼。

由表1可以看出，從性能而言，四進制四時四頻制是最好的。對于4FTSK調制，我們選用正交編碼方式，如表2所示

3 系統的實現
由于本設計的主要目的是利用軟件及簡單的硬件實現4FTSK調制，并且力求產生的信號精確，故系統選用了當今比較流行的數字信號處理器（TI公司的TMS320C5402）和一片D/A(CA3338)轉換芯片，用匯編語言編程實現調制信號輸出。

3．1 TMS320C5402特點
TMS320C5402是TI公司TMS320家族的定點DSP（數字信號處理器）芯片。DSP可廣泛應用于雷達信號處理，無線通信，語音信號處理等。實際上，DSP技術在工程應用中，就是要用數字信號處理的方式實現系統的功能。

DSP器件采用了與傳統微處理器系統不同的總線結構，同時增加了硬件運算單元，把軟件計算變為硬件計算處理，因此極大地提高了系統的數字處理速度。

C5402的CPU通過使用改進的哈佛結構，實現了高度的并行運算能力。同時，多種尋址模式和完善的指令提高了整個系統的性能。C5402主要有以下特點：

增強的哈佛結構，四條地址總線和四條數據總線。
高度并行的先進CPU設計，性能更好的面向應用的硬件邏輯。
為快速算法和高級語言優化設計的專用指令集。
標準化的模塊結構，適于快速開發。
先進的IC處理技術，提高了性能，降低了電源消耗。