[發明專利]一種可靈活擴展的信號收發系統

有效

• 申請號: 202310658534.2
• 申請日: 2023-06-06
• 公開（公告）號: CN116383107B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 劉岑煒;楊健熙;黃俊翔
• 申請（專利權）人: 成都立思方信息技術有限公司
• 主分類號: G06F13/362
• 分類號: G06F13/362
• 代理公司: 成都頂峰專利事務所(普通合伙) 51224
• 代理人: 曹源

本申請公開了一種可靈活擴展的信號收發系統，涉及信號收發技術領域。所述系統包括有信號處理主機和信號收發機，信號處理主機包括有主控處理模塊和第一FPGA模塊，第一FPGA模塊通過多個基于MGT的接口IP單元一一對應地連接多個第一高速數據傳輸接口，信號收發機包括有信號收發功能前端模塊和第二FPGA模塊，第二FPGA模塊通過至少兩個基于MGT的接口IP單元一一對應地連接至少兩個第二高速數據傳輸接口，信號收發機的數目有若干個并可通過接口連接關系搭建得到呈星型拓撲結構、菊花鏈拓撲結構、對接拓撲結構或它們的任意組合結構的信號收發系統，如此可使整個系統能夠同時滿足可擴展靈活、實時高速數傳和實時計算處理等特性。

技術領域

本發明屬于信號收發技術領域，具體涉及一種可靈活擴展的信號收發系統。

背景技術

隨著模擬電路、數字電路和信號處理技術的快速發展，針對寬帶射頻信號測量、分析、處理和產生的需求正越來越多。在很多行業和應用中，都會涉及寬帶射頻信號采集、分析、處理和產生，比如無線通信、衛星通信、導航、電子對抗、智能駕駛和氣象預測等，并且這些應用都需要經常在室外進行大量的試驗或者測量，同時這些應用所需要采集、分析、處理或產生的信號數據量也都非常大，也有一些常見的共性行業需求需要解決。以瞬時帶寬1GHz的寬帶射頻信號為例，其產生的數據量為5GB/s，超過目前市面上常見便攜設備接口總線（如通用串行總線USB接口和雷電接口等）的傳輸能力。因此尤其對于便攜式設備來說，在測量、分析、處理或產生多通道寬帶射頻信號等方面的挑戰都非常大。

在實際應用中，通過多設備多通道接收的大量信號數據需要進行原始信號的實時匯集，以便完成諸如相關運算等時序要求嚴格的信號處理任務。另外，由于部分信號處理工作的計算流程復雜，有時在一個設備中無法完成，因此還需要將一個設備處理后的中間數據實時傳輸至另一個設備繼續處理。由此用戶既需要便攜的信號收發設備，也需要通道數量、處理性能和實時數據傳輸的擴展能力，且因為使用量大，降低成本的需求也很強烈。因此，設計一款具有輕巧便攜外形、通道擴展能力、數據高速傳輸能力和信號實時處理能力的信號收發系統，對此類應用有非常大的幫助。

目前在市場上，具有高性能、通道數可擴展和可實時信號處理等特性的信號收發系統主要是總線式的儀器系統，它們的主流總線架構是PXIE（Peripheral?ComponentInterconnection?extensions?for?Instrumentation?Express，面向儀器系統的外圍組件互連擴展的優化版）、AXIE（Advanced?eXtensible?Interface?Express，一種總線協議的優化版）和VPX（由VME國際貿易協會組織VITA?于2007年在其VME總線基礎上提出的新一代高速串行總線標準）等。

前述PXIE、AXIE和VPX這三類儀器總線架構均是基于PCIE(Peripheral?ComponentInterconnect?Express，其是一種高速串行計算機擴展總線標準，它原來的名稱為“3GIO”，是由英特爾在2001年提出的，旨在替代舊的PCI，PCI-X和AGP總線標準）總線為基礎擴展儀器功能而構建，均可安裝多個功能模塊。對于具有實時信號處理能力的多通道信號收發機而言，則是需要安裝多個信號收發模塊和相應的信號處理模塊，并利用背板的PCIE交換芯片進行集中式數據交換，或是利用背板提供的且在模塊之間的一對一專用數據鏈路進行相應的數據交換。

基于PCIE總線的儀器系統需要專門的系統機箱和系統控制器，其中，所述系統機箱提供總線背板、系統電源、系統散熱和結構固定等作用；所述系統控制器提供系統總控、人機交互、信號處理、數據存儲和外設連接等功能。這些系統機箱和控制器雖因為均基于PCIE總線和先進計算機技術，為系統提供了優秀的性能，但也由于均為專門定制設計，所以成本高昂，在系統功能模塊數量不多的情況下，其成本常常會占到整個系統成本的一半以上。此外，基于PXIE、AXIE和VPX等這幾類總線的儀器因為組成和結構較為復雜，所以體積和重量一般與傳統商用服務器接近，一般重量在10kg以上，難以實現便攜性。