（电路与系统专业论文）数字扩频无绳通信系统的基带处理器设计.pdf

l j 墼! 芝塑垂塑塑笪墨鎏塑笪! 竺些鲨! ! f ! 一 摘要 y3 g 2 2 8 f 无绳电话系统址种h “：正移动h 较高系统容量的高度灵活的系统 现有的骨f 刚互连，f 】冀_ | i j f 0 砸f 占能jt 如故据通信时的传输述：誊等 行动态调节。因此，无绳电活系统完全可以f ! e 未来通信网中占有一席之地， 乐仅便于与 可根据需要进 美国f c cf1 9 9 2 年公佑厂i s m 垮面段【9 0 2 9 2 8 m h z ，2 4 0 0 2 4 8 3 5 m h z ， 5 7 5 2 5 8 5 0 m h z ) 坎用扩腱顿i 跨j 的各类尤绳电晒设备可以小用申请无线频率使用许可 证，并对这种扩频尤线通坫没衍n 0 自关t l 能给出j 规范，扩频尤绳电话除r f c cr u l e s p a r t1 5 外，没有更 f 细的技水文h ：可瞧衙，这从另一重要意义上反而给生产商带来很大 的灵活性。 由于第一代c d m a 系统的复杂性，使它并不适合于价格低廉的消费产品，特别是在无 绳电话和无线p a b x 幢用。 1j 本文i , t i 2 补以c d m a 为基本原理，以用户成本为基本出发 点的扩频技术一码分扩颁( c d s s ) 。它面过数字信号处理的方法来f 衡前端射频( r f ) 电 路和基带凋制解阔的肚能价倍来降低系统复杂性。 本文讨论厂设计一个m 分扩频无绳电话系统需要考虑的各种问题，并对扩频处理增 益、信息码速率、帧i 钩、通信阱议和信息加密等方面作r 具体的研究，然后我们设计r ， 用于数字扩频无绳系统的砖带处j = | f ! ； ： 和系统做控制器，并擞。f p g a 验上f ：= ，悃为是用于移 动系统中，芷改汁r fz 找仃j i ：阿低j n f f 1 ：为 、咂点求学虑，没汁r 多种低功耗l 二作模式在 文章的最后，我 胚泔沦j 投t ：尤绳屯i , u 2 m m v 系统凋青问题一一r 。 关键词：码分扩频，通f 占沸i 义、墉带处删、低功牦波汁 分类号：t n 4 7 k 、 l 塾兰芝塑垄塑塑堕墨茎壁坚! 竺堡型! ! i a b s t r a c t c o r d l e s st e l e p h o n es y s t e mi s a m o b i l e h i g h f l e x i b l es y s t e mw i t hq u i t el a r g es i z es y s t e m c a p a b i l i t y i ti sc 0 1 1 c l n c n c ct oi n t e r l i n kt h em a i nc o n m m n i c a t i o nn e t w o r ka n d t h e c o m m u n i c a t i o nc a p a b d i t yo i i t su s c l ( s u c ha st r a n s m i s s i o nr a t eo fd a t ac o m m u n i c a t i o n ) c a nb e t u n e di n d y n a m i ca c c o r d i n g t or i s e r sn e e d s s ot h ec o r d l e s s t e l e p h o n e w i l lb ea p a r t o ft h e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r ko ft h en l n i l _ e i n1 9 9 2 ，t h eu n i t e ds t a l e sf e d e r a lc o m m u n i c a t i o n sc o m m i s s i o n ( f c c ) p r o c l a i mt h ei s m r a d i o f r e q u e n c y b a n d sf 9 0 2 一9 2 8 m h z ，2 4 0 0 2 4 8 35 m h z 5 7 5 2 5 8 5 0 m h z ) i ti sa v a i l a b l ef o r s p r e a ds p e c t r u mc o r d l e s st e l e p h o n ed e v i c ew i t h o u tal i c e n s ei fc e r t a i nc o n d i t i o n sa r em e tf s e ei s m s p e c i f i c a t i o n s ) t h e r e i s1 1 0c r i t e r i o nl o rt h e s p r e a ds p e c t r a mc o r d l e s st e l e p h o n ee x c e p tf c c r u l e sp a r t15 b u ti f lo t h e ri m n dl tm a k et h em a n u f a c t u r e rn l o r ef l e x i b l e t h eo v e r a l l c o m p l e x i t yo ft h e f i r s t g e n e r a t i o nc d m as y s t e m st e n dt or e n d e rt h e m s e l v e s u n s u i t a b l ef o rc o s tc o n s c i o u bc o n s n l n e rp l o d u c t s ，n o t a b l yi 1 1c o r d l e s s t e l e p h o n e sa n dw i r e l e s s p a b xa p p l i c a t i o n sf l h i s p a p e r 、i d e s c r i b e a l la h e m a t ei m p l e m e o t a t i o no ft h eb a s i cc d m a p r i n c i p l ew i t hu s e rc o s tb e n e f i tl i a d e o f f a st h ep l 。i m a r yt b c a lp o i n tt h e b l l o w i n ga p p r o a c h c a l l e d c o d ed i v i s i o n s p r e a ds p e c l r m n ( c d ，s s ) ，r e d u c e ss y s t e mc o m p l e x i t yb yb a l a n c i n gt l a ec o s t p e r f o r m a n c eb e t w e e nt h e f i o n te n dr a d i o f r e q u e n c y ( r f ) c i r c u i tw i t h t h eb a s eb a n dm o d e m t h r o u g hd i g i t a ls i g n a lp r o c e s s i n gt e c h n i q u e s s o m ep r o b l e m si nac d s sc o l 。d l e s st e l e p h o n es y s t e md e s i g nw i l lb ed i s c u s s e di nt h i sp a p e r t h e p r o c e s s i n gg a i n t h e m l b n n a t i o nr a t e f l a m ea r c h i t e c t u r e c o m m u n i c a t i o n p r o t o c o l s a n d i n f o r m a t i o ne n c r y p t i o na r es t u d i e di nd e t a i l t h e na b a s e b a n dp r o c e s s o ra n das y s t e mm i c r o c o n t r o l l e rf o rt h ec d s sd i g t t a l s p r e a ds p e c t r u mt e l e p h o n es y s t e ma r ed e s i g n e da n dt e s t e db y f p g a b e c a u s e t h e ya r eu s e di nt n o b i l es y s t e m s p o w e rc o n s t l m p t i o ni sam a j o rc o n s i d e r a t i o na n d s e v e r a l l o w p o w e rm o d e sa led e s i g n e d a t l a s t i ) e r t o n n a n c et u n i n g i nt h ec d s sc o r d l e s s t e l e p h o n es y s t e mi sd i s c u s s e d k e y w o r d s ：c o d ed i v i s i o ns p l c a ds p e c t l u l n ，c o l n l n u n i c a f i o np r o t o c o l s b a s e b a n d p r o c e s s i n g l o w e rp o ue rd e s i g n 鏊! 芏塑墨! ! 望笪墨堕竺苎兰竺里墅堡堡一 第一章引言 电话是人们最熟悉的通信工具但有线电话的这根“线”限制r 人们通话时的活动空 间人们希望不受活动空间的限制，于是出现r 电话移动通信。到目前为止，电话移动通 信主要有公众蜂窝网和无绳电话这两大分支。但无绳电话系统比起公众蜂窝网，具有简单、 经济而又能在很大程度上解决人的移动通信的需求等特点，受到消费者的欢迎。近年来随 着个人通信”概念的提出，个人通信网络( p c n ) 或以4 x 遁i 信服务( p c s ) 为主要目标 的各种通信系统得到r 迅猛的发展而无绳电话系统又是其中的佼佼者【1 】 无绳电话是一种无线电话主要应用与家庭及办公室等室内场合但人们很快就发现， 根据无绳电话的概念可以建立起比家庭或办公室应用要广泛得多的移动通信系统，因为它 实质是一种可以进入p s t n 的双工移动电话系统从系统而言，它是p s t n 的延伸，实现r 有线和无线的结合，因而显示r 强大的生命力。无绳p a b x 、无绳用户环，无绳局域网等 基于无绳电话概念的各种室内无绳移动通信得到r 蓬勃发展【2 3 】【4 】 无绳电话系统可认为是一个在微型覆盖区内利用无线终端、基站和各种公共通信网( 如 公共交换网、i s d n 等等) 进行全双【通信的系统经过2 0 多年来的发展，现在的数字无 绳电话相对于最初的模拟无绳电话，在话音质量、适用范围、业务种类、安全性等方面都 已经有r 质的飞跃数字无绳电话种类很多，主要有c t 2 ( c o r d l e s st e l e p h o n eg e n e r a t i o n t w o ) ，d e c t ( d i g i t a le u r o p e a nc o r d l e s st e l e p h o n e ) , p a c s ( p e r s o n a la c c e s sc o m m u n i c a t i o n s y s t e m ) 、p h s ( p e r s o n a lh a n d y p h o n es y s t e m ) 和c d c t ( c h i n e s ed i g i t a l c o r d l e s s t e l e p h o n e ) 从发展方向看，d e c t 主要面向高密度的办公室用户群：p h s 主要面向公共 场合的t e l e p o i n t 应用；p a c s 兼顾r 无线本地环( w l l ) 的应用 5 】 无绳电话系统是一种微蜂窝结构的移动通信系统，为r 具有较高的系统容量，必须采 用高频谱效率技术。因此，几种数字无绳电活系统几乎都工作在1 - 9 g h z ，并都采用时分多 用日 分双工多载波( t d m a t d d m c ) 技术几种常见无绳电话系统空中接口的主要参数 如表1 。 表1 数字无绳电话系统空中接口主要参数 c t 2c t 2 + d e c tp h sp a c s 国家或地区欧洲加拿大欧洲日本美国 双工方式 t d dt d dt d d f d d 或t d d 8 6 4 8 6 8 ；1 8 5 0 1 9 1 0 ：1 9 3 0 1 9 0 0 频段( m h z ) 9 4 4 9 4 81 8 0 0 1 9 1 8 1 8 9 5 1 9 1 8 或1 9 2 0 1 9 3 0 墼! 芝塑垂塑堕堕墨垫塑苎蔓竺望矍堡生 载波间隔( k h z ) 1 0 0 1 7 2 83 0 0 3 0 0 3 0 0 载波数 4 01 0 7 7 4 0 0 或3 2 信道载波 11 2 4 8 或4 信道数据速率( k b p s ) 7 21 1 5 2 3 8 43 8 4 调制方式 g f s kg f s k n 4 d q p s kn 4 d q p s k 语音编码( k b p s ) 3 23 23 23 2 手机平均发射功率( r o w ) 51 01 02 5 手机峰值发射功率( m w ) 1 02 5 08 01 0 0 帧长( m s ) 21 05 2 5 或2 0 与蜂窝移动通信系统如g s m 相比，无绳电活系统有其独特的优点。前者的覆盖范围 大、功能齐全，但其容量不能满足高密度用户区的需求，且技术复杂、成本高；而后者具 有容量大、技术简单、应用灵活、成本低等特点。另外，由于系统简单，其通话费率也较 低，仅与市话相当 无绳电话系统是一种具有一定移动性和较高系统容量的高度灵活的系统，不仅便于与 现有的骨干网( 如1 s d n ，p s t n ，g a m ，”) 互连，而且其用户的通信能力( 如数据通 信时的传输速率等) 可根据需要进行动态凋节因此，无绳电话系统完全可以在未来通信 网中占有一席之地【6 。 美国f c c 于1 9 9 2 年公布ri s m 频段( 9 0 2 9 2 8 m h z ，2 4 0 0 2 4 8 3 5 m h z ，5 7 5 2 5 8 5 0 m h z ) 使用扩展频谱方式的各类无绳电话设备可以不用申请无线频率使用许可证，并对原来的 f c cr u l e sp a r t 1 5 做r 修订，对这种扩频无线通信设备的有关性能给出j ，规范。犹如一 石激起千层浪，扩频无绳电话异军突起，发展迅猛异常，无绳电话形成多种方式争鸣的局 面。 无论哪种无绳电话，只要是多信道方式，都存在着多址连接的问题模拟制多信道无 绳电话，虽然座机和手机一一对应，但从同一范围内有多个同类型的无绳电话在工作这一 角度来考虑，它属于频分多址( f d m a ) 的连接方式；c t 2 是唯一采用f d m a 方式的数字 无绳电话方式，d e c t 、p h s 都是采用时分多址( t d m a ) 方式。f c cr u l e sp a r t15 规定在i s m 频段采用扩频方式，因此多址方式以码分多址( c d m a ) 最为合适。实际上， t d m a 和c d m a 只是对某一个频分信道而言的，在大容量应用情况下要使用多个频道，因 此对系统来说又是t d m a 或c a m d 与f d m a 的混合型由此可见，各种多址方式在无绳 电话中都有广泛的应用。 以美国q u a l c o m m 公司推出的c d m a 公众蜂房移动通信系统对c d m a 方式的无绳电 话自着推动和借鉴作用，但扩频c d m a 尤绳电话不象公众蜂房刚那样有i s 一9 5 系列的套 2 墼! 芝堑耋堡望堕墨竺竺茎笪竺望壁堡生一 标准，它除了- f c cr u l e s p a r t1 5 外，没有更详细的技术文件可遵循，这从另一重要意 义上反而给生产商带来很大的灵活性可以明显地看出，他们在这一领域首先在家用无绳 电话的应用上予以突破然后进入无线用户环路、无绳p a b x 、无线l a n 等领域。目前已 有多家公司推出直接序列扩频无绳电话和跳频无绳电话的商品，成本价格直线下降，正在 形成具有很强竞争力的无绳通信分支， 到目前为止，对扩频无绳电话指配频率并给出规范的只有美国的f c c r u l e sp a r t1 5 和6 8 其中对扩频的一些技术指标要求主要是在p a r t1 5 中给定，因此在海外目前研制的 扩频无绳电话均是遵循或参照美国f c c 的要求 墼兰芝塑垂丝j ! 垦笪墨丝塑茎至竺里堡堡丝 一 第二章扩频通信的基本原理 所谓扩频通信，是指用来传输信息的信号带宽远远大于信息本身带宽的一种通信方 式；频带的展宽是通过编码及调制的方法来实现的，与所传的原始信号的带宽无关；在接 收端则用相同的扩频码进行相关解凋来解扩及恢复所传的信息数据 7 】由此可见，扩频通 信是一种宽带通信扩频通信采用扩频码序列调制的方式来扩展已调制信号的频谱，扩频 码序列仅仅起到扩展信号频谱的作用，它类似于载波调制中的正弦载波信号， 一点也不影 响信息传输的透明性。 1 扩频通信的理论基础及其系统模型 从技术角度讲，通信要解决的最主要矛盾是其有效性和可靠性，前者主要是指信息的 传输速度问题，后者主要是指传输质量问题显然，它们与信道特性与信号带宽有关。在 实际应用中，信道将不可避免地存在着各种各样的f 扰和噪声，而且信号带宽也总会受到 一定的限制，因此，信道的极限传输能力会受到它们的制约。仙农仔细分析r 它们之间的 互相制约关系，得出r 在高斯白噪声信道中传送的最高信息速率即信道容量，可由下式决 定： c = b l 0 9 2 ( 1 + s n ) b p s 上式即为著名的仙农公式式中c 为信道容量，丑为信道带宽，s n 为信噪比。所谓 高斯白噪声，是指其幅度服从高斯分布、功率谱密度服从均匀分布的噪声，设其功率谱密 度为n o ，则上式又可写为 c = b l 0 9 2 ( 1 + s n o b ) b p s 仙农公式指出r 存在着以极限信息速率传输且可以达到任意小差错率的“理想通信系 统”，虽然它没有指出其实现方法，但理想通信系统可以作为其他通信系统的理论界限而 起到检验作用。仙农公式还指出厂要增大信息传输速率就必须增大信道带宽b 与信噪比 s i n ，但增大b 比增大n 更有效再者，信道容量可以通过带宽与信噪比互换而保持不 变，也就是说一个给定的信道容量，既可以用减小发送信号的功率而同时增加带宽的办 法、又可以用减小带宽而同时增加发送信号功率的办法来达到。这种带宽和信噪比互换的 概念，对系统设计有重要的意义，究竟以准换取准要根据实际情况而定，而且换取的效率 大有讲究。例如，在信噪比较低甚至信号淹没在噪声中的情况f ，只要相应地增加信号带 宽，也能保持可靠的通信。它也说明r 采用扩频进行通信的优越性，即采用扩展频谱的方 4 墼! 芝塑垂塑塑堕墨堕塑茎笪竺望堡丝盐 一一 法来换取信噪比上的好处，比用加大信号功率要合算得多。另外，信道容量并不能随b 的 增加而无限制地增加，因为当日_ 。时，c = l i “ 婴口u + 剐_ 。b ) l n 2 2 1 4 4 s ”。，因此 用扩频来换取信噪比也有一定的限度， 仙农公式从理论上说明了扩频通信具有好的抗干扰能力事实上，由于扩频码采用类 似于白噪声的伪随机码，使其具有和以往的通信系统不同的诸多优良性能，归纳如下： 抗干扰能力强：这是扩频通信最突出的特点，由于实用中总是选择自相关特性和互 相关特性都较好的伪随机码作为码序列，在接收端采用相同的码序列进行相关检测，其他 各种干扰信号由于和它只有很小的相关性，故起不r 太大的作用。 隐蔽性好：扩频后的信号能重 分散在很宽的频带内，单位频带内的功率很小，或者 说信号的功率谱密度很低这种低功率密度的特点带有几个方面的好处首先不容易被截 获，因为信号几乎可以淹没在噪声中，不相关的接收机分不清到底是信号还是噪声，这对 于通信的保密性极为重要：其次是对其他设备的干扰很小，因此扩频系统可以共用同一频 段的频率资源，也可以和非扩频设备“和平共处”这大概是美国f c c 把i s m 频段新的设 备规定用扩频方式的基本出发点 可以实现码分多址：扩频通信付出r 占用频带宽的代价，但如果能让许多用户共用 这一频带，则可大大提高频带的利用率事实上，扩频系统通过选择具有良好相关特性的 地址码，可以使许多用户同时通信而互不干扰，它与利用频分多址和时分多址的概率类似， 利用不同的码型来实现多址通信，所有称为码分多址虽然扩频信号占用很宽的频带，但 允许许多用户同时使用相同的频带，因此平均到每个用户，其频带利用率比起其他通信方 式不但不低反而更高研究表明，在数字蜂房移动通信中，采用扩频c d m a 技术，其容量 比起f d m a 可以提高2 0 倍，比起t d m a 也可以提高2 4 倍更为可贵的是c d m a 具有 “软容量”的特点，这是由于同一频带内的扩频信号对于其他扩频信号而言相当于白噪声 同时存在较多的扩频信号只不过相当于背景噪声的提高，充其量使通信的质量下降一些， 不至于象f d m a 和t d m a 那样，容量是设计定死的，使用时最大容量多一个也不行， c d m a 的容量是灵活的，当同时通话用户少时，通信质量会较高，反之质量较差，因此对 于移动通信这种在一个基站服务区用户数的随机性很大的情况，c d m a 的软容量特性具有 突出的优点 。抗多径干扰：多径干扰是长期以来难以解决的问题，尤其在移动通信环境中，多径 模型变化莫测。扩频通信接收端用相关技术能从多径信号中提取和分离出最强的有用信 号，或把多个路径来的同一码序列的波形相加合成，起到分集接收的作用，凶此扩频通信 也是解决多径干扰的最有效措施之一， 扩频通信还有许多优点，例如能够精确地定时和测距，传输信息可以数模展容，频带 容易监控管理等等，因此扩频技术在通信、导航。雷达等系统中都得到广泛应用f 8 j 。 墼主芏鉴墨塑望堕墨篓竺苎堂竺墨墅垦塑 扩频通信系统的基本组成框图如下图所示 量垒卜翁翥- 扩频_ _ 一 信道 解扩- 黯哆 一工一 p n 娼 r 发生器i 图2 - 1 扩频通信系统的基本组成框图 这里发端简化为调制和扩频，收端简化为解扩和解调，收、发均有一个完全相同的伪 随机码发生器正常工作时，收端p n 码序列必须和接收信号中包含的p n 码序列精确同步， 为此，通常在传输信息之前先发送一个固定的伪随机序列来达到同步，当收、发两端p n 码 发生器建立时间同步后再开始传送信息。 与一般的通信系统比较，扩频系统主要是多厂扩频、解扩以及p n 码发生器部分。根据 扩频方式的不同，目前常用的扩频方法有：直接序列扩频( d s ) 、跳频( f h ) 、跳时汀h ) 、 线性调频( c h i r p ) 以及这几种方式的混合型f c c 对d s 和f h 以及他们的 昆合型给出r 规 定。 2 处理增益和干扰容限 在任何通信系统中，如果其输入输出信噪比分别为( s n ) 。和( s n ) 。，则系统的处理 增益g 。表示其对信噪比的改善程度，其定义为 g o = ( s n ) ：| 峪、， 对于扩频系统，采用不同的扩频方式，处理增益也有所不同。采用直扩方式，并对p n 码采用b p s k 调制，扩频处理增益为 g ，= bc | b 。 或用d b 表示为 g ，= 1 0 l o g ( b ，b 。) = 1 0 l o g ( r ，r ，)( 柑) 式中b c 为已扩频的射频信号带宽，口。为基带信号带宽，r ，为扩频系统p n 码速率，r 。为 信息速率。几种常用扩频系统的处理增益列与表2 ，其中对线性调频，t 为脉冲周期， 为频偏，r 为压缩比 6 塾兰芝塑耋丝望笪墨竺盟量茎竺望堡丝生 表2 常用扩频系统的处理增益 弼丽r 丽石两丽f 萌丽矿 直接序列( d s ) 跳频( f h ) 跳时( t h ) 线性调频【c h i r p ) b 。b 。或b ，r 跳频频道数 1 ，占空比 t 世或t f d s f h 混合 g p ( ) + g p ( ( d b ) d s t h 混合 g d s ) + g p 丁) ( d b ) f h t h 昆合 g ，i 驯+ g p ( ) ( d b ) 处理增益是扩频系统的重要指标，表征着扩频系统对信噪比的改善程度，但它不能完 整地说明系统在于扰环境下的工作性能，因为系统的正常工作还需要保证输出端一定的信 噪比，并要扣除一些损耗，为此引人另一个重要指标：“干扰容限”，其定义为：在保证 系统正常工作的条件下( 系统输出信噪比一定) 接收机输入端能够承受的干扰比信号高 出的d b 数用数学公式表，示为 m ，= g 。一 ( s ) 。+ ， ( ( 旧) 式中m ，为干扰容限，l ，为系统损耗，g ，和( s n ) 。已如前述， 干扰容限直接反映r 扩频系统接收机可能允许的极限干扰强度，往往比处理增益更确 切地表征r 系统的抗干扰能量。例如，某扩频系统的处理增益g 。2 3 0 d b ，系统损耗 ，= 2 d b ，为保证系统正常工作要求，【v ) 。1 0 d b ，则可求得m ， 姬歌d k wr i t ea d d r e s sm s bs h o u l dd e0。data w r i t ec o n t r o lr e g i s t e r s s p e n l 一一l j s s pc l k 厂 厂 厂 厂 厂 f 厂 厂 厂 厂 厂 厂 厂 n 厂 厂 s s pr x3 ( ) 正埏默赔逦逦西c 二二二二二二二二二二 r e a da d d r e s sm s bs h o u l db e1 s s pt x d a t a r e a dc o n t r o ir e g i s t e r 【刭5 - ( 控制寄存豁访问时序 同步串行总线接口包括s s p e n 、s s p c l k 、s s p r x 和s s pt x 四条引脚s s pe n 是同步串行总线使能信号，当为0 时允许通过同步串行总线访问控制寄存器。s s p _ r x 是 同步串行总线数据输入引脚，地址和要4 与到控制寄存器的数据都是通过它串行输入到基带 处理器。 s s pt x 是同步日i 行总线数据输出引脚，系统控制器要凑出的控制寄存器数据就 通过它串行输出到系统控制器s s p c l k 是数据同步时钟，所有的控制寄存器读写操作， 都先通过s s p p x 输入8 比特：t e a l ，写地址的最高位是 0 ，溪地址的最高位是1 1 ，写控制 寄存器时，系统控i i j i i 器盘s s pc l k 滴_ i 输“ 数捌 i is s p r x ，基带处理器在s s p c l k 后 沿采样s s p r x ，【史控捌寄仃器寸鹾带处雕器t - s s pc l kf i f 沿输出数据到s s p t x ，系 统控制器应在s s pc l k 后沿采样s s p t x因此必须保h es s p c l k 的时钟宽度才能正确 采样 基带处理器中的控制寄存器的定义h 其对应的地 ：分配如f ： 1 ) 地址0 0 ：控制字l 状态奇存器 控制字1 寄存器和状态寄存器邡对臆i i = 仃器地址0 0 ，当是写地址时，输人数据写到控 制字1 寄存器，其格式如下 比特3 ：天线切换位。输出信号a n t s w 就反映ra n t s w 位的值当a n t s w 位值 改变后，输出信号a n t s w 将在p l l s w 输改变状态时改变状态硬件复垃清零软牛复 鳖! 芏塑垂塑垄笪墨丝塑堡筻竺生竖! 型! 一一一 位无影响。 比特2 ：软复位位r s t 嚣比相与从外部输入r 川脚r e s e t 置位( 硬件复位) 相似的效 果当外部r e s e t 引脚有效后 r s t 被清零写1 到这个比特就进入软复位状态，写 0 则离开软复位。 比持1 ：歼始位。当置位时器件进入n ! 常【怍状态。硬件复位和软件复位都清零。 比特0 ：s t i c k t 位。当置位时s t i c k y 计数器使能，详见s t i c k y 计数器说明。硬件复 位和软件复位都清零， 当滨存器地址0 0 时，状态奇存器的值输出，格t 如f ： 这个寄存器应该在每次中断时由系统控制器渎取比特2 、3 和中断请求引脚i r q 在 每次读操作后清零。 比特7 ：l o c k 位，当接收到a c q u i s i t i o n 帧后餮位。置位后一直保持到通讯连接中断 比特6 ：r l o c k 位，当接收到e m p t y 帧后胥位，置位后一直保持到通讯连接中断， 比特5 ：于a n t s w 输出引脚值相同。 比特3 ：帧错误。当器件没有检测到帧前导或系统i d 不匹配时置位当置位时比特2 无效 比特2 ：当俭测到奇偶校验错时置位当这个奇俘器被凄出时清零， 2 ) 地址0 1 ：控制# ：接收状态督伴； 低8 位 s t i 7 ：0 ) 当是写地址时，输人数据写到控制字2 寄存器，缺省值为0 0 0 0 0 0 0 0 。其格式如下 比特3 ：发送结束使能位。置位后允许在每个发送帧尾产生一个中断。 比特2 ：接t 1 2 i , 。i 束使能位对位后允i f 在每个接收帧尾产q ：一个中断。 比特1 ：主从膜选择位，嚣位则器件j ：作往e 模式，清零则器件工作在从模式 硬件复位或软件复位都可清零控制字2 寄存器。 当是读地址时，读出g v i 7 ：0 。s t i 由系统控制器定义。 3 ) 地址0 2 7 q u i e t 0 5 s t i f l 5 ：8j 当是写地址寸，输人数卅。- 拍q u i e t 刚甫伴排缺省鲢为0 0 0 0 0 0 0 0 。当数据下溢出时， 这个寄存器控制接收数据f i f o 的输出值。这个虬就是语音编解码器的q u i e t 码。当数据下 溢出时，这个值就送列语音编解码器，这个寄存播在硬件复使时置为缺省值，软件复位无 影响当是读地址时，凄出s t i 1 5 ：8 1 。 4 ) 地址0 3 ：发送状忿字低8 位( s r o 7 ：o ) s t l l 2 3 ：1 6 】 当是写地址时，输人数据写到s t o 7 ：0 s t o 寄存器由系统控制器定义不受硬件复 位或软件复位影响。当足缕地址时，缕出s t l l 2 3 ：1 6 。 3 3 数字扩颛无绳通信系统的惜让j 氆器i 2 5 ) 地址0 4s t o f l ) ：8 】f 膏0 弛 眨i s i g n a ls t r e n g t h ) 当是写地址时，输入数据7 1 js t o 【i5 ：8 1 ，当是l 地址时，渎出信号强度。信号强度表示 r 接收信号的桕z t 强5 j 5 _ ；0 x f f 丧乐艟强信号0 x 0 0 表示最弱信号，这个寄存器应该在每 个接收帧结策时i m 术判定佶；，强f 耍可r f jj 二辅助系统软件来调节倍号级别或在多天线系 统中选择天线 6 ) 地址0 5 ：发送状态字f 岛8 比f sr o 2 3 ：1 6 】) 只写。 7 ) 地址0 6 0 8 ：系统i d ，只写无缺省疽。 这三个寄存器字包含i - 系统i d ，地 j ：0 6 是i d 的低位，0 8 是i d 的高位，i d 的最高 两比特一定是”1 0 ”主从两个器件郜应该柯相同的i d ，硬件复位或软件复位对这几个寄存 器的值无影响 8 ) 地址0 9 ：c p u 时钟只写，缺省放为0 0 0 0 0 0 1 i ， 比特1 和0 定义j c p l 7 时钟的分频，如果b i t 1 ：o 】_ 1 1 ，c p u c l k 丽百薇一i n t 9 频如果b i t h 0 2 1 0 ，c p u c l k 输出o s c i n 四分频。如果b i t 1 ：0 = 0 1 ，c p u c l k 输出 o s t i n 两分频。如果b i t 1 ：0 2 0 0 ，( 、p l f c l k 输出一0 硬件复位后寄存器置位为缺省值， 软件复位无影响， 9 ) 地址o a ：阔值，只写，缺肯值为0 0 0 0 1 0 1 0 低i4 , 位, 定义i r 解扩器1 在辨认前i 导符号时i 的阁值，每个捕获的符号都有一个在o i 到】5 间 的信号强度，前导符。? 的佶廿强懂必须人j ：t h l 4 得到确认，t h i 在硬件复位时被置 为”1 0 1 0 ”，软件复位尢影 j 阿 l o ) 地址0 b ：前导计数器只1 i 缺宵缸为0 0 1 i o l l l 遗不葛孬磊趸葡再丽河而浮丽霸霹霸希手汗孩孺丽丐丽两而乃再丽矛耐第一阶段 当前导符号数等j ：c n t l j 完成笫：阶段当时导符号数等j 二c n t 2 时完成。c n t 2 必须 大于c n t l 。这个奇仔器m 硬件复位时傲代为缺骨缸，软件复位无影响。 11 ) 地址o c ：加密寄存器只写，缺省值为0 0 0 0 0 0 0 0 这个寄存器是所有发送和接收数据的密锣1 芒从器件应该有相同的值。硬件复位置为 缺省值，软件复位无影响 1 2 ) 地址0 d ：s t i c k y 汁数髂、 1 i ，缺竹值为o o o o o o i i 厂矿t 可厂叮广t _ 丽而而广 寄) 存器低i 4 位足5 t j ic k y 汁数) 器这个i 计数器是重新建立通讯连接前允许错误i 数据帧出 现的个数如粜控制宁1 中的s t k y 垃清零，则s t i c k y 计数器玻忽珞，在每次数据帧错误 鏊兰芏塑重塑塑笪墨竺堕生生竺! 鲨壁! ! 一一一 发生后都要重新述一z 通汛连搂 1 3 ) 地址0 e 1 1 p n 码、只。i ，丘缺竹值 这几个寄存器包舍r 符q ”0 0 0 ”r 1 ”1 1 1 1 的p n 峙= 列p n 0 地址0 e 对应- p n o 的最低8 位，地址1 l 时应j p n 0 的城高8 位 1 4 ) 地址1 2 1 5 ：p n 码只。与，j | 己缺肯值 这几个寄存器包含r 符号”0 0 1 ”_ 】”1 1 0 ”的p n 序列p n ! ，地址1 2 对应j p n i 的最低8 位，地址1 5 对应rp n l 的最高8 位 1 5 ) 地址1 6 1 9 ：p n 码 。j | 己缺肯f f ( ， 这几个寄存器包禽r 符；g - ”0 1 0 ”日l ”1 0 1 ”的p nj 芋列p n 2 ，地址1 6 对应厂p n 2 的最低8 位，地址1 9 对应厂p n 2 的最高8 位， 1 6 ) 地址1 a 1 d ：p n 码，只写，无缺省值。 这几个寄存器包含厂符号”0 l1 ”千”1 0 0 ”的p n 序列p n 3 ，地址1 a 对应rp n 3 的最低8 位，地址l d 对应rp n 3 的最高8 位， 1 7 ) 地址1 e 一1 f ：通用定时器只写，缺省值为0 0 0 0 0 0 0 0 这两个寄存器构成r 一个1 6 比 定时器g p tc n t ，寄存器i f 是高字节、寄存器1 e 是低字节g p t _ c n t 决定j - g p t 输出引脚的周期。这个周期是2 4 0 0 个c l k j n 周期的倍 数如果器件工作在1 92 m h z ，g p t 周期从1 2 5 微秒到81 9 2 秒。g p t 的占空比为5 0 当g p t c n t 为0 时，g p t 输出不触发，这两个寄存器被硬件复位清零，但软件复位无影 响 4 语音编解码器接l l 这个基带处理器支持所有符合c c i t tg7 2 1 和a n s it i 3 0 1 的a d p c m 编解码芯片。 当主从间通信建、z 起术，罐惜处州器就a 接。i l l - 占编解码联系，拿回要传送的数据，送出 接收到的数据。基带处删； ；j r i l i - 芹编解* 5 秣帧佶v c o d s y n c 和时钟信号c o d _ - c l k c o d s y n c 是一个由系统时钟产生的8 k h z 信号。c o d c l k 频率为6 0 0 k h z ，相当 于c o d s y n c 频率的7 5 倍。c o d s y n c 的前沿定义r 语音编解码芯片的数据帧 c o o _ s y n c 信号保持4 个c o d - c l k 周期高电平。当c o d s y n c 为高时语音编解码器在 c o d _ c i k 的后沿采f t4 比特数掀，艟带处州器的解扩器恢复的用户数据存在片内f i f o 中， 然后输出到d r ，6 ：c o d s 、r n ( n ic o d c l k 同步f 由语音编解码器采样。要由基带处理 器发送的数据在每个数据帧的前4 个c o d c l k i 沿由语音编解码器产生基带处理器在 c o t ) _ c l k 的后沿采样d t 得到传送数据、存到斤内f i f o 中。在传送时，数据从f i f o 渎 出，然后通过扩展器送到r f ，下罔是语一编解口5 器接口的时序 塑兰芏塑蒌塑望堕墨垫箜至兰竺墨塑垦笪一 c o ds y n c c o dc l k d r d t 5 r f 接口 - 8 k h z_ i 厂 i 厂 厂 广 厂 厂 厂 厂 厂 厂 厂 | 臣z 丕二 二弦冱z 乙z 乙z 乙劢 s a m p l i n gp o i n t s 图5 - 7 语音编解码器接e l r f 模块接h 包括p l l s w 、r f p w r 、t x e n v 、t x d a t a 、r x d a t a 和 a n t s w 信号其中p l l s w 、r f _ p w r 和t x _ e n v 信号控制盯。模块的接收和发送状态 a n t s w 仅在双天线设计中有意义，用于从两个天线中选择一个a n t s w 的值就是控制寄 存器中的a n t s w 位的值在传送帧或接收帧结束时，存在a n t s w 位的值被送到a n t s w 输出引脚在传送或接收期间，a n t s w 输出保持不变r x _ d a t a 是r f 接收到送给基 带处理器的信号，t x _ d a t a 是要由r f 发送的信号下图说明r 在传送和接收切换时r f 控 制信号的时序 一_ h ，一 l r e c e i v e 一f r a m e i i d l e 卜 一彳鬲而赢浮高磊 j d l el 堕业! ! 竺! l 卜 r fp w r 厂 t xe n v p l l s w 6 中断 i h+ 一 ， r f g a p t i m e 2 4u s e c 图5 - 8 r f 控制信号时序 基带处理器可编程在每个传送帧和接收帧结束时产生系统中断如果控制字中的t e 位 置位，则在每个传送帧结束时产生一个中断控制字中的r e 位有类似的功能，只是作用在 接收帧 当中断发生时，i r q 为低直到控制器读出状态寄存器( s t a t u sr e g i s t e r ) 当读状态寄 存器时，某些状态位被清零， r q 引脚恢复高电平如果状态寄存器在下一次中断到来前 没有被读出，则检测不到第二次中断，因为i r q 庄第一次中断后就被置为低r 基带处理器的这个功能可使外部微控制器很疗便地检测到目前系统通信链接状态，这 可大大方便系统设计。 7 复位 基带处理器可通过硬件和软件复位当系统时钟和r e s e t 输入都有效时，硬件复位 当控制寄存器中r s t 被置位时，软件复位。硬件复位和软件复位作用相似，除r 某些控制 寄存器只在硬件复位后变为缺省值、其他一些控制寄存器则在硬件复位和软件复位后都会 变成缺省值在前面的控制寄存器说明中已经详细说明r 各控制寄存器恢复缺省值的条 件需要注意的是某些寄存器的值不受复位影响在系统上电时，r e s e t 信号必须在系统 能够正常工作前保证一定时间有效，在r