[發明專利]一種可編程擴頻通信數字信號處理器及其實現方法

無效

• 申請號: 200810033312.7
• 申請日: 2008-01-31
• 公開（公告）號: CN101499811A
• 公開（公告）日: 2009-08-05
• 發明（設計）人: 程明強
• 申請（專利權）人: 上海絡恒信息技術有限公司
• 主分類號: H04B1/69
• 分類號: H04B1/69;H04B1/707
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及擴頻信號處理，更具體地，本發明涉及一種可編程通用擴頻通信數字信號處理器及其實現方法。

背景技術

擴頻通信，即擴展頻譜通信技術(Spread?Spectrum?Communication)，它的基本特點是其傳輸信息所用信號的帶寬遠大于信息本身的帶寬。根據香農公式，當信號的傳輸速率一定時，信號帶寬和信噪比是可以互換的，即增加信號帶寬可以降低對信噪比的要求，當帶寬增加到一定程度，允許信噪比進一步降低，有用信號功率接近噪聲功率甚至淹沒在噪聲之下也是可能的。擴頻通信就是用寬帶傳輸技術來換取信噪比上的好處，這就是擴頻通信的基本思想和理論依據。擴頻通信是將待傳送的信息數據被偽隨機編碼(擴頻序列Spread?Sequence)調制，實現頻譜擴展后再傳輸；接收端則采用相同的編碼進行解調及相關處理，恢復原始信息數據。擴頻通信具有抗干擾、抗噪音、抗多徑衰落、具有保密性、能高精密度測距等優點?；谶@些優點，擴頻通信技術被廣泛應用于軍事通信、電子對抗以及導航、測量等各個領域。目前，擴頻通信更被廣泛應用于民用通信領域。為了滿足日益增長的民用通信容量的需求和有效地利用頻譜資源，各國都紛紛提出在數字峰窩移動通信、衛星移動通信和未來的個人通信中采用擴頻技術，擴頻技術已廣泛應用于蜂窩電話、無繩電話、微波通信、無線數據通信、遙測、監控、報警等系統中。

擴頻信號的接收器通常由射頻前端模塊和基帶模塊兩部分組成?；鶐K通常由一個擴頻通信基帶芯片來實現。射頻前端模塊將擴頻信號轉換為中頻數字信號或者近零中頻信號?；鶐K對中頻數字信號進行捕獲、相關峰檢測、跟蹤、比特同步，解調及后處理等信號處理。為了得到有用的信息數據，必須解調擴頻信號中的載波和偽隨機碼。這種解調實際上就是相關運算。在捕獲和跟蹤模塊中，相關運算是一個極為重要而且復雜的運算，并且為了減少多普勒效應和本地頻偏的影響，需要進行足夠次數的相關運算才能捕獲到擴頻信號。相關運算主要是將中頻數字信號和本地偽隨機碼或者與載波相乘的內積運算，對于同一個頻率點，為了搜索出偽隨機碼的相位偏移量，就有對應成百上千次相關運算。比如對于GPS信號，由于多普勒效應的頻率浮動范圍在正負12K左右，所以在整個捕獲階段，還需要在正負12K范圍內對不同的頻率點對信號進行捕獲，造成相關運算量極大，同時由于目前擴頻通信系統的制式眾多，因此，設計出可以兼容各種擴頻系統的接收機，提高相關運算的運算速度、整個擴頻通信基帶處理性能并同時不增加基帶芯片的面積，成為擴頻通信數字信號處理中尚待解決的問題。

擴頻通信基帶芯片或集成電路是一個功能復雜的片上系統(SOC，System-On-Chip)。它主要完成的功能包括上述的信號捕獲、相關峰檢測、跟蹤、比特同步、信道處理(估計和均衡)、解調、后處理等，每個信號處理階段及各個階段的銜接需要軟件和硬件的相配合工作，硬件和軟件在其中都承擔著重要的任務?，F有技術中，對于基帶片上系統(SOC)的設計，存在多種架構。其中一種常見的架夠就是采用功能單一的專用集成電路(ASIC)實現擴頻信號基帶數字信號處理的幾乎所有功能，這是一種完全以硬件為主導的構架，軟件只需要做寄存器配置、上層協議處理等任務，然而這種架構存在有諸多缺點。第一，這種構架雖然對于軟件(即通用處理器模塊)要求降低了復雜度，但是對整個片上系統來說，硬件的復雜度高，將導致芯片晶圓面積巨大，在新技術激烈競爭的今天，芯片在成本以及功耗方面將會處于劣勢。第二，上述專用集成電路(ASIC)中的數字處理芯片由于硬件復雜度高，芯片面積巨大，導致功耗很大。第三，上述專用集成電路(ASIC)中的數字處理芯片，通常只能處理一種類型的擴頻信號，并且只能在預設的算法下對擴頻信號進行處理，缺乏設計靈活性。第四，這種構架中硬件幾乎承擔了基帶信號處理的所有任務，而其中就有很多任務并非實時性的，它們完全可以由軟件(即通用處理器)來完成。

另外的一種構架就是硬件做很少的任務，大部分的運算工作交由軟件(即通用處理器)去完成，比較典型做法的就是所謂的“軟件無線電”，這種構架可以使芯片的面積減小，但是導致軟件的工作量巨大，對通用處理器模塊的要求非常高，甚至需要用標準的通用數字信號處理器來實現通用處理器模塊以滿足系統的需求，因此，從整體看來并沒有將系統的成本降低。

發明內容