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DSP的扩频电台基带模块的设计与实现

发布时间:2008/8/30 0:00:00 访问次数:455

  1 基带处理模块硬件系统的设计

  1.1 扩频电台的系统结构

  扩频电台的系统原理框图如图1所示。主要由基带处理模块、收发信机、接口电路等部分组成。

  扩频电台的基带处理模块主要包括两部分:控制器和modem。基带modem采用intersil公司的wlan芯片hfa3861b,该芯片支持ieee802.11[1]ieee802.11b[2]的物理层协议。基带控制器采用ti公司的高速dsp-tms320c5402[3],该芯片具有较强的数字信号处理能力。基带处理模块主要以hfa3861b构建的硬件平台为基础,由dsp的软件完成各自的功能并有机地融为一体,最大限度地提高通信的有效性。

  1.2 基带控制器

  基带控制器主要完成以下功能:

  对各类业务数据(话音和异步数据)的读写

  (1)通过rs232串行口与微机交换异步数据,串口速率为38.4kbps。

  (2)与声码器交换数字化语音信息。

  扩频电台采用时分双工(tdd)模式,将时间轴分为时帧,如图2所示。

  每一个帧分为两个时隙:发送和接收时隙。每个时隙又进一步分为用于传输话音和数据业务的两个部分。话音部分的边界可动态变化。当用户没有传送话音信息时,整个时隙都提供给数据业务使用。

  首先发起业务请求的用户为主叫端,被呼叫的用户为被叫端。用户只能在它的发送时隙发送数据,在它的接收时隙接收数据。当主叫端处于发送时隙时,被叫端处于接收时隙;当主叫端处于接收时隙时,被叫端处于发送时隙。

  1.3 基带modem

  基带modem主要完成以下功能:

  协议转换:把tdd的数据帧转换成ieee802.11帧格式。

  调制解调

  基带modem支持ieee802.11和ieee802.11b协议的物理层标准,即11db的扩频处理增益;调制方式:dbpsk、qpsk、cck;传输速度;1/2/5.5/11mbps,其中补码键控(cck)能以更小的误码率、更高的速度进行传输,其调制器框图如图3所示[4,5]。

  输入的8bits串行数据经过串/并转换分成8路,其中,d0~d5用来选择cck码字。也就是说,按某种规律从存储器中的64个正交补码中抽取一个,得到的补码(即cck码字)长度为8chips。这样,6bits的信息就被调制到8 chips的补码上。得到的cck码字为复数编码,包括实部和虚部,相应地分为i、q两路输入到差分电路中。在差分电路中,d6~d7从四种相位(0°,90°,180°,270°)中选择一种,并用这个相位对cck码字进行翻转。由于i、q两路信号都进行aejq的翻转,所以两路信号仍然保持正交,因此受信道失真的影响较小。

  cck作为一种新型的调制方式,能以更高的速率、更好的带宽利用率、更强的抗多径干扰能力、更小的误码率传输信号。

  2 基带模块的软件设计

  基带modem的任务主要由hfa3861b完成。基带控制器的任务主要由软件完成,而且几个任务同时发生,所以在软件的工作过程中要采用中断方式对它们进行并行处理。

  2.1 协议实现框架

  由于软件设计与硬件电路结合得非常紧密,为了减少硬件电路对协议处理部分的影响,在软件的最低层设计了一个驱动层模块,主要完成对硬件电路的初始化。

  在驱动层基础上完成对数据链路层核心协议的处理。这一层是软件的主体部分,主要功能是对数据进行装/解帧和上/下传。此外,ieee802.11协议主要支持异步数据业务,因此采用循环冗余校验(crc)。利用tms320c5402的高速运算能力,又开发了(2,1,5)卷积编码[6]。因其具有较强的前向纠错(fec)能力,更适合于支持实时话音业务,这为该电台扩频通信功能提供了方便。

  2.2 系统的初始化

  在系统启动后,进入初始化过程。系统的初始化程序主要完成对hfa3861b和rs232接口的初始化工作。

  2.3 数据收发程序

  对微机的rs232串行口的读写

  对hfa3861b的读写

  在发送时隙,如果基带控制器有数据需要发送而且基带modem允许发送数据,即产生中断通知控制器,然后控制器启动发送程序,将数据传送给modem。modem在接收到数据后,首先按照ieee802.11协议的帧格式装帧,然后才能

  1 基带处理模块硬件系统的设计

  1.1 扩频电台的系统结构

  扩频电台的系统原理框图如图1所示。主要由基带处理模块、收发信机、接口电路等部分组成。

  扩频电台的基带处理模块主要包括两部分:控制器和modem。基带modem采用intersil公司的wlan芯片hfa3861b,该芯片支持ieee802.11[1]ieee802.11b[2]的物理层协议。基带控制器采用ti公司的高速dsp-tms320c5402[3],该芯片具有较强的数字信号处理能力。基带处理模块主要以hfa3861b构建的硬件平台为基础,由dsp的软件完成各自的功能并有机地融为一体,最大限度地提高通信的有效性。

  1.2 基带控制器

  基带控制器主要完成以下功能:

  对各类业务数据(话音和异步数据)的读写

  (1)通过rs232串行口与微机交换异步数据,串口速率为38.4kbps。

  (2)与声码器交换数字化语音信息。

  扩频电台采用时分双工(tdd)模式,将时间轴分为时帧,如图2所示。

  每一个帧分为两个时隙:发送和接收时隙。每个时隙又进一步分为用于传输话音和数据业务的两个部分。话音部分的边界可动态变化。当用户没有传送话音信息时,整个时隙都提供给数据业务使用。

  首先发起业务请求的用户为主叫端,被呼叫的用户为被叫端。用户只能在它的发送时隙发送数据,在它的接收时隙接收数据。当主叫端处于发送时隙时,被叫端处于接收时隙;当主叫端处于接收时隙时,被叫端处于发送时隙。

  1.3 基带modem

  基带modem主要完成以下功能:

  协议转换:把tdd的数据帧转换成ieee802.11帧格式。

  调制解调

  基带modem支持ieee802.11和ieee802.11b协议的物理层标准,即11db的扩频处理增益;调制方式:dbpsk、qpsk、cck;传输速度;1/2/5.5/11mbps,其中补码键控(cck)能以更小的误码率、更高的速度进行传输,其调制器框图如图3所示[4,5]。

  输入的8bits串行数据经过串/并转换分成8路,其中,d0~d5用来选择cck码字。也就是说,按某种规律从存储器中的64个正交补码中抽取一个,得到的补码(即cck码字)长度为8chips。这样,6bits的信息就被调制到8 chips的补码上。得到的cck码字为复数编码,包括实部和虚部,相应地分为i、q两路输入到差分电路中。在差分电路中,d6~d7从四种相位(0°,90°,180°,270°)中选择一种,并用这个相位对cck码字进行翻转。由于i、q两路信号都进行aejq的翻转,所以两路信号仍然保持正交,因此受信道失真的影响较小。

  cck作为一种新型的调制方式,能以更高的速率、更好的带宽利用率、更强的抗多径干扰能力、更小的误码率传输信号。

  2 基带模块的软件设计

  基带modem的任务主要由hfa3861b完成。基带控制器的任务主要由软件完成,而且几个任务同时发生,所以在软件的工作过程中要采用中断方式对它们进行并行处理。

  2.1 协议实现框架

  由于软件设计与硬件电路结合得非常紧密,为了减少硬件电路对协议处理部分的影响,在软件的最低层设计了一个驱动层模块,主要完成对硬件电路的初始化。

  在驱动层基础上完成对数据链路层核心协议的处理。这一层是软件的主体部分,主要功能是对数据进行装/解帧和上/下传。此外,ieee802.11协议主要支持异步数据业务,因此采用循环冗余校验(crc)。利用tms320c5402的高速运算能力,又开发了(2,1,5)卷积编码[6]。因其具有较强的前向纠错(fec)能力,更适合于支持实时话音业务,这为该电台扩频通信功能提供了方便。

  2.2 系统的初始化

  在系统启动后,进入初始化过程。系统的初始化程序主要完成对hfa3861b和rs232接口的初始化工作。

  2.3 数据收发程序

  对微机的rs232串行口的读写

  对hfa3861b的读写

  在发送时隙,如果基带控制器有数据需要发送而且基带modem允许发送数据,即产生中断通知控制器,然后控制器启动发送程序,将数据传送给modem。modem在接收到数据后,首先按照ieee802.11协议的帧格式装帧,然后才能

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