TMS320C6701在电离层垂直探测系统中的应用

　　摘要：采用TMS320C6701DSP研制了一个应用于电离层垂直探测系统中的实时同步的DSP信号处理模块。该系统具备开放性、灵活性、可升级性等优点。该模块应用前景广阔。
　　关键词：电离层垂直探测系统DSPFPGAm序列
　　
　　自从20世纪70年代末第一片数字信号处理器芯片（DSP）问世以来，DSP就以数字器件特有的稳定性、可重复性、可大规模集成，特别是可编程性高等优点，为数字信号处理的发展带来了巨大的机遇。TI公司推出的C6000系列DSP本身就是针对多通道无线通信和有线通信的应用领域，因此在通信、电子对抗、雷达系统等需要高度智能化的应用领域，这种芯片的高速处理能力和丰富的片内外设接口具有不可取代的优势。
　　
　　电离层垂直探测系统（UIS）的主要功能是对电离层进行实时探测，获取电离层参数变化状态和高频信道传输特性，同时它也可以用作频率管理系统。在脉冲压缩伪随机码调相体制的UIS系统中，经过编码的电波信号由天线发射后，经电离层的反射到达地面，回波被接收机接收，从而得到电离层信道散射函数、散射多普勒频移等有用信息。UIS系统采用的是一种收发共用天线体制，即接收机和发射机交替工作，通过天线开关交替使用同一部天线。
　　
　　本文提到的电离层垂直探测系统是一种新型的、同步实时的探测平台。在该系统的研制过程中，基于先进的软件无线电思想和EDA的设计方法，采用高性能的DSP（TMS320C6701），构造了一个应用于UIS中的实时同步的DSP信号处理模块，从而使UIS系统具备适应性强、升级方便等优点。
　　
　　1UIS系统原理、算法与结构
　　
　　电离层是时刻变化的，电离层信道可被视为一个时变系统，系统的特性可由其脉冲响应函数h(t,tp)来描述，称为“双时响应”函数。其中，t指系统随时间变化的一个时间变量；另一个时间变量tp，在电离层探测中为信号群传播时间。该函数对时间t做傅里叶变换可得到电离层信道的散射函数：
　　
　　
　　
　　在UIS系统中，发射波采用相位调制（所有的调制以复数表示），发射波信号可表示为：
　　
　　
　　
　　式中，u(t)表示调制信号，f0是载波频率。由于这是个窄带信号，对其进行同步解调并采用低通滤波可得到的接收信号为：
　　
　　
　　
　　在利用脉冲雷达探测电离层信道参数的一般系统模型中，把调制信号u(t)作时间tp的延时，并用它与接收信号做相关运算，相关计算的时间长度为T0，则在te时刻两者的互相关函数为：
　　
　　实验表明，多数情况下电离层信道的平衡性可以持续10s～600s,在10s以内，电离层可以看作是一个线性时不变系统，即认为在T0（T0<10s）时间内，h(t,τ)≈h(tc,τ)。交换公式（4）的积分顺序后，得：
　　
　　如果Cu,u=δ(tp)[δ(tp)为冲击响应函数]，则h(tc,tp)=Cr,u(tc,tp)。用变量t代换tc，即：
　　
　　h(t,tp)=Cr,u(t,tp)(6)
　　
　　
　　
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　　从（5）式和（6）式可以看出，采用具有良好自相关性的伪随机码对发射载波进行调制，每次测量就可直接得到特定时间t的电离层信道的一次单频全路径“回波～距离函数”。即在全路径上观测一个频点，通过在单频点多次测量，将测量结果按时间顺序排列便得双时响应函数。对双时响

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