扩频E1无线中继器的设计

2006-05-07 15:50:12来源: 电子产品世界

    摘要:无线扩频技术是现代通信最具潜力,最有前途的核心技术。本文阐述了利用此技术实现扩频E1无线中继器的基本原理和设计方案。

    关键词:无线扩频,直接序列扩频,无线中继

    上世纪50年代提出的扩频通信技术提高了无线通信的抗干扰性和保密性,已经成为物理层的主要通信手段。无线中继对于城市以外的地区,尤其是地形复杂,地广人稀的地方是一种方便经济的中继方式。为此,我们将扩频技术应用于无线中继,研制出一种基于HARRIS公司PRISM系列扩频芯片的直接序列扩频E1无线中继器,该设备符合无线局域网IEEE802.11标准,是对传统中继器的一种合理改进。

    扩频E1无线中继器的总体方案

    扩频E1无线中继器的总体框图如图1所示。

    扩频E1无线中继器为全双工方式。作为主端其功能框图见图1(a),来自程控交换机或路由器等有线设备的E1数据流是线路传输码(HDB3码),经过码型转换,HDB3码解码为NRZ码。对该信号进行基带扩频,然后经过中频调制和上变频,馈至天线发送出去。从端是主端的逆过程,其功能框图见图1(b)。系统中基带部分、中频部分和射频部分均在控制器的控制下协调工作。

    码型转换模块

    我们选用CRYSTAL公司生产的E1线路接口芯片CS61575构成码型转换模块,它可实现对E1数据流发送和接收的全部线路接口功能。该芯片单电源5V供电,对数据流的帧格式透明。内部可选择产生适合于多种传送距离的传输脉冲波形。接收器中有一个128bit的缓冲器,用于去除输入数据的抖动。CS61575具有以下性能特点:

    * 为E1应用提供线路接口;

    * 提供线驱动、去抖动和时钟恢复功能;

    * 与AT&T 62411去抖动、同步要求完全兼容;

    * 低功耗典型值为175mW;

    * 内含HDB3码编解码器;

    * 发送器返回损耗为14dB。

    基带扩频模块

    本中继器需对E1信号进行透明的传送,因此要求基带扩频芯片必须满足以下两个条件:(1)吞吐量必须能够处理E1信号。(2)面向E1信号呈连续方式传送。美国HARRIS(现更名为INTERSIL公司)推出的一套适用于2.4GHz载频上的CDMA直接序列扩频芯片组,非常适合于建立点对点,点对多点的无线通信系统。其核心为基带处理芯片HSP3824,它可处理的最高数据率为4MBPS,满足我们的吞吐量要求。

    1 HSP3824简介

    HSP3824具有半双工或全双工基带收发的全部必需功能,可以工作于DBPSK或DQPSK调制解调方式;片内有3 bit A/D转换器用于输入模拟I、Q信号的量化,还有6 bit A/D转换器用于信道空闲状态检测,以免冲突;可编程产生11、13、15或16bit的扩频码;有最高达12dB的扩频增益;有4种发送帧格式可选,帧头内部自动产生或外部产生;单电源工作;有通用CPU接口用于芯片初始化及监控等;该芯片具有较高的集成度、灵活性和通讯频率,因此非常适用于设计无线Modem, 多媒体终端用的无线收发信机,用于音频、视频的点对点或点对多点的传输、无线局域网交换设备、CATV传输等。

    2 HSP3824在系统中的应用

    HSP3824可处理的最高数据率为4MBPS,而本设备所要处理的信号速率为2.048MBPS,因此我们需将该芯片降速使用,使其满足吞吐量要求。另外,HSP3824主要满足IEEE802.11协议要求,进行包方式传送。为了实现E1信号的连续方式传送,可以利用FIFO进行缓存,完成连续方式与包方式之间的转换。其原理如图2所示。

    在图中A,B两点间的数据呈连续状态,而在其它各处按包方式传送,由于每一数据包中具有包头,故每包的数据速率应大于2.048MBPS。在这里如何设置FIFO的深度,每包的包长以及使控制信号互相匹配是关键问题。另外,为了保证E1数据的频率,相位具有继承性,必须要求各部分的时钟信号具有继承性。为此,我们考虑的方案如下:

    在发端HSP3824的主时钟MCLK是由输入的E1信号时钟TCLK20倍频得来,即:MCLK=202.048=40.96MB/s,MCLK低于额定时钟频率44.00MB/s,故为降速使用。HSP3824的传输波特率为:


    其中:N为主时钟分频系数,G为扩频增益。

    我们取N=2,G=16,则 。若采用QPSK调制方式,则发送时钟为:

       3所示。

   包头(包括前导域与帧头)总长为192bit,故包长L应满足:



    由此得:L=960bit ,每包的用户数据长为960-192=768bit,FIFO至少应能缓存一个包内的用户数据,故我们取其深度为1K。控制器的控制信号和HSP3824的发送准备好信号TXRDY共同控制FIFO,使之不抽空也不溢出。

    收端HSP3824自动捕捉和锁定接收信号,主时钟MCLK标称值与发端相同,接收数据时钟RXCLK仍设定为MCLK的1/16,FIFO的读出时钟RCLK由MCLK20分频获得,控制器的控制信号和HSP3824的接收准备好信号RXRDY共同控制FIFO,使之不抽空也不溢出。这样通过逐级继承,保证了时钟关系不发生失真。

    中频、射频模块

    从系统性能考虑,我们选用HARRIS公司的芯片组HFA3724,HFA3624,HFA3524,HFA3424,HFA3925实现中频调制/解调和上/下变频功能。如图4所示。

    在主端,可编程基带处理器HSP3824输出扩频后的两路正交信号(IOUT,QOUT),这两路信号在HFA3724中以280MHz为载频完成DQPSK/DBPSK中频调制,已调中频信号再经HFA3624上变频至2.4GHz,ISM(工业、科学和医疗)频段,最后经HFA3925功率放大由双工器馈至天线发送出去。在从端,通过天线选择器选择合适的接收天线接收信号,接收到的2.4GHz扩频信号经收发转换开关馈至低噪声放大器HFA3424,经下变频器HFA3624变频为280MHz的中频信号送入HFA3724,中频信号再通过HFA3724解调成为基带信号送入HSP3824。

关键字:扩频  无线  无线中继  无线中继器

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/RFID/200605/2344.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
扩频
无线
无线中继
无线中继器

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved