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基于ML2724和DSP的2.4GHz快速跳频系统设计

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:介绍基于高性能、低成本的ML2724和DSP的2.4GHz快速跳频系统设计,探讨跳频信道的分配、跳频图案的设计,以及跳频同步问题,并给出了部分软件实现的流程图。

    关键词:跳频技术 扩频通信 无线局域网 ML2724 DSP

2.4GHz是无线产品开发使用最为广泛的公用频段。目前很热门的技术话题——无线局域网的802.11标准就是采用2.4GHz这段频段。针对无线局域网,最大的争论便是其安全性和稳定性,国内外诸多文献指出:除了在无线局域网中采用更佳的密钥机制,应该广泛使用扩频和跳频等技术,增加其在无线信道上的稳定性和安全性。比较无线局域网中采用直接序列扩频和跳频两种方式的性能,可以得出:在无线局域网中采用跳频方式更佳。目前,对于跳频系统的设计通常采用CPLD+FPGA+DSP协同频率合成器实现,这样既增大了系统的体积,更导致系统的成本很高。本文介绍了基于高性能、低成本的ML2724和DSP的2.4GHz快速跳频系统设计。由于ML2724集成了可编程频率合成器、正交调制器和各种滤波器,并具有方便的控制接口,这样既可以减小体积,又可以降低成本;详细介绍了信道的分配和PN码的设计,以及跳频同步问题,并给出了部分软件实现的流程图。

图1

    1 ML2724简介

ML2724是Micro Linear公司的一款高性能的广泛应用于2.4GHz快速跳频通信系统的单片集成收发芯片,它集成了本振、抗镜像Ⅳ滤波器和基带低通滤波器、限幅器、数据判决器,并且自带了一个可编程控制的频率合成器,具有同步指示和与基带处理相接的各种端口。它具有以下主要特点:

(1)能够完成2.4GHz通信系统的收发功能的集成单芯片;

(2)信道间隔为2.048MHz,具有80个信道;

(3)完全集成了所有的Ⅲ滤波器和数据滤波器;

(4)灵敏度为-90dBm;

(5)内部集成了完整的1.6GHz的频率合成器;

(6)作为FHSS发射,能够达到1600跳/秒;

(7)可以利用一个3线的接口可编程控制PLL;

(8)具有模拟接收信号强度指示(RSSl);

(9)在2.4GHz时,传输距离10m~1000m,传输速度可达1.5Mbps;

(10)可以应用于TDD和TDMA通信系统中。

其内部原理框图如图1所示。

图2

2 系统的组成原理与设计

2.1系统的组成原理

笔者设计的2.4GHz快速跳频系统的组成原理如图2所示。系统主要由ML2724和DSP完成,该系统能达到1600跳/秒。如果跳频图案为正交排列,本系统的跳频点数最大可以为80个,非正交排列则为40个,在跳频带宽范围内,跳频间隔为1.024MHz,中心频率为2.4GHz,跳频处理增益分别为16dB(正交)、16dB(非正交);DSP完成基带信号的编解码处理、跳频同.步控制、收发控制,以及跳频同步信息的提取和语音编解码器的控制。语音编码可以采用AMBE2000实现,也可以采用MC3518实现CVSD的语音编码。下面将探讨跳频信道的分配、跳频图案的设计,以及跳频同步问题。

2.2 跳频信道的设置

如果按ML2724内部的分频点规则,邻近频率间隔不重叠(非正交排列),系统的跳频点数最多只能有40个频点,由于跳频点数太少不能满足系统抗干扰指标,所以本系统中采用了相邻频点间正交排列方式,如图3所示。即允许发射频率的间隔重叠,间隔为1.024MHz,虽然正交排列与常规排列方式的系统带宽相同,但是跳频点数增加了一倍,跳频处理增益获得3dB的提高。

2.3 跳频图案和序列的设计

由于受系统工作频点的限制,频点只能在80个(正交排列)的频点

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