一种基于软件无线电的基带设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及卫星无线电测控、航天无线电测控领域，尤其设及一种基于软件无线 电的基带设备。
【背景技术】
[0002] 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W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W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 的核屯、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屯、和难W彻底解决的问题。运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，运都是模拟变频所无法比拟的。
[0003] 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接口忍片PLX9054和CPCI计算机相连，将PCI总线协议转换为本地 总线协议，PCI接口忍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：
[0004] (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W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W减少冗余度， 尽量压缩原始信息，W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W 抑制信道干扰，减少噪声，提高通信质量。 阳0化](2)功能可程序控制，通过使用可编程器件，可W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W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W完成不同的任务，而在模拟系统中则很难，甚 至不可能。
[0006] 做系统稳定性好，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溫度的改变而改 变，而数字电路在其保证的工作范围内，所受溫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，运将极大地影响整个电路的性能，而运 些问题又不可克服。但运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。
[0007] (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W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。
[0008] (5)通信的安全性高，可W采用加密信息、跳频通信等技术手段来提高系统的安全 性，运是数字通信固有的优点。
[0009] (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。
【发明内容】
[0010] 本发明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，W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。
[0011] 本发明的技术方案为：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、FLA甜模块和电源模块；基带设备通过PCI接口 忍片PLX9054和CPCI计算机相连，将PCI总线协议转换为本地总线协议，PCI接口忍片输 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；
[0012] 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W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W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；
[0013] 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W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W用作USB体制时下行遥测信号和下行 测距信号的接收；
[0014] 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；
[0015] 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；
[0016] 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，化及测试信号的输入，如秒脉冲信号、锁定型号，该接口可W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；
[0017] 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；
[0018] 数据处理模块：一片浮点运算DSP--TMS320C6713B，DSP的HPI接口和CPLD相 连，使得计算机能够通过PCI接口更新DSP程序，完成DSP程序的动态加载，为了增大DSP 的处理能力，为DSP配置两片64MBYTE大小的SDRAM，运两片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，用于访问FPGA内部资源，DSP对 SDRAM和FPGA的访问通过片选信号进行区分，在板上设计DSP主要使用与对浮点数据的处 理，W及一些具有复杂流程的过程进行控制；Ξ片数字上/下变频器GC5016,通过寄存器配 置，G巧016既能够作为数字上变频器使用，也能够作为数字下变频器使用，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，该忍片包括有4路宽带或窄带的上下变频器，GC5016有Ξ种工作模 式，既能够配置成4路上变频器，也能够配置成4路下变频器，还可W配置成收发射机模式 (2路上变频，2路下变频），3片GC5016 -共包含12路上下变频通道，足够完成对多路中频 或基地信号的上下变频，可W大大减轻FPGA数据处理的负担，使得程序设计时能够专注于 接收机的设计，加快设计过程，G巧016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，有FPGA决 定下一步的数据处理过程，通过运种方式，能够使得GC5016发挥最大的灵活性，便于数据 的处理；
[0019]PCI接口模块：为了实现和计算机之间的数据交换使用PLX9054作为PCI接口忍 化完成PCI总线协议和本地总线协议的转换，PLX9054支持32-bit数据总线，支持DMA操 作，支持硬件中断，具有较快的数据读写速度，能够满足地面测试设备数据交换的要求；
[0020]CDLP逻辑模块：CPLD主要负责对PCI总线、地址总线进行译码等操作，使计算机能 够通过CPLD的译码实现对外部地址的读写操作，完成FPGA逻辑装载、FPGA内功能寄存器 的读写等，CPLD为逻辑忍片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，运样设备的硬件的升级可W通过PCI总线加载 的方式更新硬件的配置程序，不用打开机箱，既能完成设备的升级；
[OOW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 块外置的邸PRAM,用于DSP的扩展，DSP的EMIF口同时和FPGA相连，用于和FPGA之间的 数据交换，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，运样 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，负责各个前端 电路的控制和访问、数据采集和输出，是中频处理单元的核屯、，FPGA主要的任务包括：
[0022] (1)完成对周边器件的访问时序控制；
[0023] (2)完成对下行信号的处理，解调出遥控信号和测距信息；
[0024] (3)完成上行信号的生成，产生测距和遥控模拟信号；
[0025] (4)实现对视频PSK输入信号的采集和调制；
[0026] (5)完成监视PSK信号的产生和输出；
[0027] (6)完成前端电路AGC的控制电压的生成； 阳0測 （7)测试PCM信号的产生和接收；
[0029] (8)测距信号的发送和解算；
[0030] (9)发送信号多普勒频率的模拟；
[0031] 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，用作数据 的上下变频、抽取、内插化及AGC，数字上/下变频器选用TI公司的忍片GC5016，G巧016具 有4个独立通道，每块忍片忍片具有Ξ种工作模式：上变频模式、下变频模式和收发射机模 式；G巧016的工作模式可W通过控制接口灵活配置，通过Ξ块数字上/下变频器，可W完 成，接收机输入数据上的预处理（下变频、滤波、抽取、AGC)，W及输出数据的处理（上变频、 内插、滤波），还可W用作视频信号的预处理，使用方式灵活多样，极大增强了板卡的数字信 号处理能力，使得使用一块FPGA完成多个接收机；
[0032] FLA甜模块：板上上需要配置大容量的FLA甜，用来存储板卡序列号等信息W及校 准信息，FLA甜选用64MBit的FLA甜ROM,配置时需要能够通过PCI接口更新FLA甜中的 数据。
[0033] 进一步，时钟管理单元的工作方式为：系