一种基于软件无线电的基带设备制造技术

本发明专利技术的目的是提供一种基于软件无线电的基带设备。本发明专利技术的技术方案为：包括两路70M上行发送通道、两路70M下行接收通道、两路PSK接收通道、两路PSK发送通道，测试用LVTTL电平输入和输出接口、时钟管理单元、数据处理模块、PCI接口模块、CPLD逻辑模块、扩展RAM模块、数字上变频/下变频模块、FLASH模块和电源模块；基带设备通过PCI接口芯片和CPCI计算机相连，将PCI总线协议转换为本地总线协议，PCI接口芯片输出的本地总线信号通过CPLD进行地址译码，PCI总线通过CPLD完成对接口的访问，并完成对程序的下载，使得计算机能够通过PCI接口完成对固件程序的更新，实现了多频段、多模、多信道、多速率、多协议等多功能通信，从而构建一个良好而灵活的软件无线电系统平台。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及卫星无线电测控、航天无线电测控领域，尤其涉及一种基于软件无线电的基带设备。
技术介绍
目前，由于受器件水平的制约，直接对射频信号进行采样处理还有一定难度。尤其是航天无线电信号测控以及卫星信号测控方面都有着不稳定因素的缺陷产生，因此，目前的软件无线电系统在保留了软件无线电通用、灵活、开放的前提下，一般均采用中频数字化技术，即先用一个本振信号与被数字化的输入信号进行混频(也可以经过几次混频)，将其变化为统一的中频信号，然后再进行数字化。因此，在目前，中频数字化技术是软件无线电的核心技术之一。中频数字化主要实现信息承载信号在基带和中频间的传输转换，即数字上下变频。在模拟变频中，混频器的非线性和模拟本地振荡器的频率稳定度、边带、相位噪声、湿度漂移、转换速率等都是人们最关心和难以彻底解决的问题。这些问题在数字变频中是不存在的，频率步进、频率间隔等均具有理想的性能，另外，数字变频器的控制和修改也比较容易，这都是模拟变频所无法比拟的。该设备包括两路70M上行发送通道、两路70M下行接收通道、两路PSK接收通道、两路PSK发送通道，测试用LVTTL电平输入和输出接口、时钟管理单元、数据处理模块、PCI接口模块、CPLD逻辑模块、扩展RAM模块、数字上变频/下变频模块、FLASH模块和电源模块；基带设备通过PCI接口芯片PLX9054和CPCI计算机相连，将PCI总线协议转换为本地总线协议，PCI接口芯片输出的本地总线信号通过CPLD进行地址译码，PCI总线通过CPLD完成对FPGA和DSPHPI接口的访问，完成对FPGA和DSP程序的下载，使得计算机能够通过PCI接口完成对固件程序的更新，在硬件平台上实现了多频段、多模、多信道、多速率、多协议等多功能通信，从而构建一个良好而灵活的软件无线电系统平台。然后通过软件(算法)来完成各种功能，使其具有更好的可扩展性和应用环境适应性。与传统的模拟系统相比，具有如下优点：(1)处理器性能可得到提高，利用现有成熟的信号处理技术可以提供许多有效的手段和技术灵活性，从而提高系统的性能。例如对信源信息进行信源编码可以减少冗余度，尽量压缩原始信息，以便在系统容量一定时能服务更多用户；而对信息进行信道编码可以抑制信道干扰，减少噪声，提高通信质量。(2)功能可程序控制，通过使用可编程器件，可以只设计通用的硬件配置，然后设计各种软件来执行多种多样的信号处理任务。例如一个数字滤波器可以通过重新编程来完成低通、高通、带通、带阻等不同的滤波任务，而不需要改变硬件配置。而在模拟系统中，随着任务的不同，所有的设计都必须改变。此外，在很多情况下，利用数字化甚至不需要重新编程，而只需要改变有关的数据和操作就可以完成不同的任务，而在模拟系统中则很难，甚至不可能。(3)系统稳定性好，模拟系统由于其技术规格范围所限，即使设计完全相同的模拟系统，其性能也可能各不相同，同样信号输入配置相同的模拟系统，每个系统的输出都不会相同。再者，模拟电路中的电阻、电容、运算放大器等器件的特性都会随着温度的改变而改变，而数字电路在其保证的工作范围内，所受温度变化的影响则要小得多。此外，对于模拟电路来说，必须考虑到器件及制造器件的材料寿命，这将极大地影响整个电路的性能，而这些问题又不可克服。但这对数字信号处理器所带来的影响要小得多，而且，DSP电路还可通过编程来检测和补偿模拟系统的变化。(4)易于实现自适应算法，一些基本的自适应功能在模拟系统虽然也可能实现，但类似噪声消除等复杂自适应变化就非模拟系统所能。而数字信号处理系统则可以很容易自适应外部环境的改变，它的自适应算法只是计算新的参数，并存储起来取代原有的值而已。(5)通信的安全性高，可以采用加密信息、跳频通信等技术手段来提高系统的安全性，这是数字通信固有的优点。(6)系统集成度高，随着集成电路技术的发展，与模拟电路相比，数字电路的集成度要高得多，而且体积小，功能强，功耗小，产品一致性好，使用方便。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，以将各种功能(如工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等)用软件来完成，从而具有高度灵活性、开放性的无线通信设备。本专利技术的技术方案为：一种基于软件无线电的基带设备，其特征在于：包括两路70M上行发送通道、两路70M下行接收通道、两路PSK接收通道、两路PSK发送通道，测试用LVTTL电平输入和输出接口、时钟管理单元、数据处理模块、PCI接口模块、CPLD逻辑模块、扩展RAM模块、数字上变频/下变频模块、FLASH模块和电源模块；基带设备通过PCI接口芯片PLX9054和CPCI计算机相连，将PCI总线协议转换为本地总线协议，PCI接口芯片输出的本地总线信号通过CPLD进行地址译码，PCI总线通过CPLD完成对FPGA和DSPHPI接口的访问，完成对FPGA和DSP程序的下载，使得计算机能够通过PCI接口完成对固件程序的更新；两路70M上行发送通道：两路结构相同的70M中频输出接口输出既可以用作扩频体制时上行的测距信号、上行遥控信号和上行遥测模拟信号的输出，也可以用作USB体制时上行遥控模拟信号、上行测距信号和上行遥测模拟信号的输出，该接口同时需要输出前端AGC电压；两路70M下行接收通道：两路结构相同的70M中频输入接口输出既可以用作扩频体制时下行测距信号和下行遥测信号的接收，也可以用作USB体制时下行遥测信号和下行测距信号的接收；两路PSK接收通道：两路结构相同的视频PSK输入接口用于USB体制，一是用作视频调制模式的外部输入PSK采集接口，二是用于外部视频PSK解调时需要解调的PSK信号的输入，视频PSK输入接口不需要过高的采样率，使用低速AD就能够满足要求；两路PSK发送通道：两路结构相同的监视PSK输出，在USB体制时用作PSK监视信号的输出，监视PSK输出不需要过高的采样率，使用低速DA就能够满足要求；测试用LVTTL电平输入和输出接口：多路结构相同的LVTTL输入接口，主要用于PCM数据和时钟的输入，以及测试信号的输入，如秒脉冲信号、锁定型号，该接口可以用作外部遥控信号的输入；八路结构相同的LVDS输入输入接口，主要用于高速PCM数据和时钟的输入，处理高速PCM信号；时钟管理单元：两路外部10M时钟输入和一路设备上自带的10M时钟，输入时钟即能够按照设定的优先级自动选择使用外部时钟或板上自带时钟；数据处理模块：一片浮点运算DSP——T本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于软件无线电的基带设备，其特征在于：包括两路70M上行发送通道、两路70M下行接收通道、两路PSK接收通道、两路PSK发送通道，测试用LVTTL电平输入和输出接口、时钟管理单元、数据处理模块、PCI接口模块、CPLD逻辑模块、扩展RAM模块、数字上变频/下变频模块、FLASH模块和电源模块；基带设备通过PCI接口芯片PLX9054和CPCI计算机相连，将PCI总线协议转换为本地总线协议，PCI接口芯片输出的本地总线信号通过CPLD进行地址译码，PCI总线通过CPLD完成对FPGA和DSP HPI接口的访问，完成对FPGA和DSP程序的下载；两路70M上行发送通道：两路结构相同的70M中频输出接口输出为扩频体制时上行的测距信号、上行遥控信号和上行遥测模拟信号的输出，或者USB体制时上行遥控模拟信号、上行测距信号和上行遥测模拟信号的输出，该接口同时需要输出前端AGC电压；两路70M下行接收通道：两路结构相同的70M中频输入接口输出为扩频体制时下行测距信号和下行遥测信号的接收，或者USB体制时下行遥测信号和下行测距信号的接收；两路PSK接收通道：两路结构相同的视频PSK输入接口用于USB体制；两路PSK发送通道：两路结构相同的监视PSK输出，在USB体制时用作PSK监视信号的输出；测试用LVTTL电平输入和输出接口：多路结构相同的LVTTL输入接口、八路结构相同的LVDS输入接口；时钟管理单元：两路外部10M时钟输入和一路设备上自带的10M时钟，输入时钟即能够按照设定的优先级自动选择使用外部时钟或板上自带时钟；数据处理模块：一片浮点运算DSP——TMS320C6713B，DSP的HPI接口和CPLD相连，为DSP配置两片64M BYTE大小的SDRAM，这两片SDRAM连接到的DSP的EMIF接口上，同时DSP的EMIF接口连接到FPGA的I/O管脚上；三片数字上/下变频器GC5016配置成行上变频模式时能够完成数据的内插和上变频，当GC5016配置成下变频模式时能够完成数据的下变频和抽取，该芯片包括有4路宽带或窄带的上下变频器，3片GC5016一共包含12路上下变频通道，GC5016和FPGA连接成一个闭环，FPGA将需要处理的数据送入GC5016后进行处理，处理过的数据通过GC5016的输出端口重新连接到FPGA，由FPGA决定下一步的数据处理过程；PCI接口模块：使用PLX9054作为PCI接口芯片，完成PCI总线协议和本地总线协议的转换，PLX9054支持32‑bit数据总线；CDLP逻辑模块：CPLD对PCI总线、地址总线进行译码操作，FPGA内功能寄存器的读写等，CPLD为逻辑芯片EPM3256，使用CPLD进行本地译码的主要作用是使得计算机能够通过PCI总线实现FPGA程序的动态加载；扩展RAM模块：主要增强数据处理板的数据处理能力，在DSP的EMIF口上外挂两块外置的EEPRAM，DSP的EMIF口同时和FPGA相连，DSP的程序通过HPI口进行配置，HPI口直接和CPLD相连，通过CPLD译码，这样DSP的配置就不需要通过FPGA进行中转，FPGA作为主要中频信号处理器件；数字上变频/下变频模块：板卡上设计有3块专用数字上/下变频器，数字上/下变频器选用芯片GC5016，GC5016具有4个独立通道，每块芯片芯片具有三种工作模式：上变频模式、下变频模式和收发射机模式；GC5016的工作模式可以通过控制接口灵活配置；FLASH模块：板上上需要配置大容量的FLASH，FLASH选用64M Bit的FLASH ROM，配置时需要能够通过PCI接口更新FLASH中的数据。...

【技术特征摘要】
1.一种基于软件无线电的基带设备，其特征在于：包括两路70M上行发送通道、两路
70M下行接收通道、两路PSK接收通道、两路PSK发送通道，测试用LVTTL电平输入和输出
接口、时钟管理单元、数据处理模块、PCI接口模块、CPLD逻辑模块、扩展RAM模块、数
字上变频/下变频模块、FLASH模块和电源模块；基带设备通过PCI接口芯片PLX9054和CPCI
计算机相连，将PCI总线协议转换为本地总线协议，PCI接口芯片输出的本地总线信号通过
CPLD进行地址译码，PCI总线通过CPLD完成对FPGA和DSPHPI接口的访问，完成对FPGA
和DSP程序的下载；
两路70M上行发送通道：两路结构相同的70M中频输出接口输出为扩频体制时上行的
测距信号、上行遥控信号和上行遥测模拟信号的输出，或者USB体制时上行遥控模拟信号、
上行测距信号和上行遥测模拟信号的输出，该接口同时需要输出前端AGC电压；
两路70M下行接收通道：两路结构相同的70M中频输入接口输出为扩频体制时下行测
距信号和下行遥测信号的接收，或者USB体制时下行遥测信号和下行测距信号的接收；
两路PSK接收通道：两路结构相同的视频PSK输入接口用于USB体制；
两路PSK发送通道：两路结构相同的监视PSK输出，在USB体制时用作PSK监视信号
的输出；
测试用LVTTL电平输入和输出接口：多路结构相同的LVTTL输入接口、八路结构相同
的LVDS输入接口；
时钟管理单元：两路外部10M时钟输入和一路设备上自带的10M时钟，输入时钟即能
够按照设定的优先级自动选择使用外部时钟或板上自带时钟；
数据处理模块：一片浮点运算DSP——TMS320C6713B，DSP的HPI接口和CPLD相连，
为DSP配置两片64MBYTE大小的SDRAM，这两片SDRAM连接到的DSP的EMIF接口上，同时
DSP的EMIF接口连接到FPGA的I/O管脚上；三片数字上/下变频器GC5016配置成行上变频
模式时能够完成数据的内插和上变频，当GC5016配置成下变频模式时能够完成数据的下变
频和抽取，该芯片包括有4路宽带或窄带的上下变频器，3片GC5016一共包含12路上下变
频通道，GC5016和FPGA连接成一个闭环，FPGA将需要处理的数据送入GC5016后进行处理，
处理过的数据通过GC5016的输出端口重新连接到FPGA，由FPGA决定下一步的数据处理过
程；
PCI接口模块：使用PLX9054作为PCI接口芯片，完成PCI总线协议和本地总线协议的
转换，PLX9054支持32-bit数据总线；
CDLP逻辑模块：CPLD对PCI总线、地址总线进行译码操作，FPGA内功能寄存器的读写

\t等，CPLD为逻辑芯片EPM3256，使用CPLD进行本地译码的主要作用是使得计算机能够通过
PCI总线实现FPGA程序的动态加载；
扩展RAM模块：主要增强数据处理板的数据处理能力，在DSP的EMIF口上外挂两块外
置的EEPRAM，DSP的EMIF口同时和FPGA相连，DSP的程序通过HPI口进行配置，HPI口直
接和CPLD相连，通过CPLD译码，这样DSP的配置就不需要通过FPGA进行中转，FPGA作为
主要中频信号处理器件；
数字上变频/下变频模块：板卡上设计有3块专用数字上/下变频器，数字上/下变频器
选用芯片GC5016，GC5016具有4个独立通道，每块芯片芯片具有三种工作模式：上变频模
式、下变频模式和收发射机模式；GC5016的工作模式可以通过控制接口灵活配置；
FLASH模块：板上上需要配置大容量的FLASH，FLASH选用64MBit的FLASHROM，配
置时需要能够通过PCI接口更新FLASH中的数据。
2.根据权利要求1所述一种基于软件无线电的基带设备，其特征在于：时钟管理单元
的工作方式为：系统共有两个时钟源，50MPCI接口时钟网络和10M数据处理时钟网络；
50MPCI接口时钟网络主要用于PCI接口通信，由普通50MHz晶振产生的时钟通过零延
时时钟驱动器CY2305SC驱动后，分别接入PCI接口芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹佳，赵圆，方勇，姜瀚，张杰斌，图们，赵洪博，
申请(专利权)人：广州北航新兴产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44