CN101051849B - 多模式手持对讲机的芯片构架及多模式实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多模式手持对讲机的芯片构架及多模式实现方法。所述的芯片构架主要包括连续相位调制解调器、扩频调制解调器、上下变频器和CPU。上下变频器完成数字中频采样和基带采样的相互变换和基带采样上的采样率变换；连续相位调制解调器完成连续相位信号的调制与解调；扩频调制解调器完成扩频信号的调制与解调；CPU控制芯片内的其它模块的工作，作为网络协议运行的平台和完成与外部的数据和控制命令交互的功能。所述芯片系统利用可配置重构的功能模块和采用含有能够传递调制模式和传输速率帧头的传输帧格式来实现多模式手持对讲机功能。

Description

多模式手持对讲机的芯片构架及多模式实现方法

技术领域

本发明涉及一种通信系统，尤其涉及一种多模式手持对讲机的芯片构架及多模式实现方法。

背景技术

手持无线通信在国防、消防、公安、武警等军警部门，和铁路交通、餐饮娱乐、勘探等民用部门的使用都十分广泛。目前的解决方案基本采用传统模拟对讲设备，只能通话、保密性差、功耗大且通信距离近，功能和性能十分有限。对具有数据、语音、甚至图像通信功能，通信距离更远的专用便携式数字化无线通信设备的需求十分迫切。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺点，提供一种多模式手持对讲机的芯片构架及多模式实现方法。

多模式手持对讲机的芯片构架，它包括连续相位调制解调器、扩频调制解调器、上下变频器、前端处理器、CPU、功率管理、锁相环和测试模块，其内部连接关系为：CPU与存储器接口、连续相位调制器、上下变频器和前端处理器相接，CPU与存储器接口、扩频调制解调器、上下变频器和前端处理器相接，锁相环为全芯片系统提供时钟管理，CPU与功率管理、连续相位调制解调器、扩频调制解调器相接，测试模块与连续相位调制解调器、扩频调制解调器、上下变频器相接。

连续相位调制器的内部连接关系为：格状编码连续相位调制成形器与选择器、查余弦表模块、查正弦表模块相接，连续相位调制成形器与选择器、查余弦表模块、查正弦表模块相接。

连续相位解调器的内部连接关系为：滤波器与缓存器、差分模块、内插器、角度计算及信号选择模块、到达检测及定时估计模块、分隔符检测及精同步模块相接，角度计算及信号选择模块与到达检测及定时估计模块、内插控制模块、内插器相接，分隔符检测及精同步模块与内插控制模块相接，滤波器与缓存器、内插器、环路跟踪模块、维特比检测模块相接。

扩频调制器的内部连接关系为：成帧模块与扩频模块相接，扩频码产生器与扩频模块相接。

扩频解调器的内部连接关系为：捕获模块与扩频码产生器、解扩码跟踪模块、数据解调模块、比特成帧模块相接，捕获模块与复位模块相接，复位模块与捕获模块、数据解调模块、比特成帧模块相接，比特成帧模块与模式切换模块相接，模式切换模块与数据解调模块、解扩码跟踪模块相接。

上下变频器其内部连接关系为：上变频采样率变换器与上变频数控振荡器相接，下变频数控振荡器与选择器、下变频采样率变换器相接。

前端处理器其内部连接关系为：选择器与数模转换器相接，模数转换器与分配器相接。

存储器接口其内部结构为：两个用于数据发送的存储器，两个用于数据接收的存储器和一个参数配置使用的存储器。

CPU其内部连接关系为：RISC核与静态存储器、控制器锁相环、芯片复位控制器、标准接口控制器、FLASH控制器、SDRAM控制器相接。

多模式手持对讲机的芯片构架通过可配置重构的芯片系统结构设计和传输帧结构设计达到多模式手持对讲的功能，其步骤如下：

1)设置处于高速模式还是低速模式，高速模式可以支持兆级的扩频码率，同时数据帧只有扩频调制帧头加扩频调制数据段一种结构。低速模式可以支持几K到几百K符号率的数据率或者扩频码率，数据帧有扩频调制帧头加扩频调制数据段和连续相位调制帧头加连续相位调制数据段两种结构。

2)如果处于高速模式，前端处理器和上下变频器进入基带数据接口方式，对于自适应接入，可以根据从扩频调制帧头中提取的系统控制信息选择不同的扩频比完成不同速率的扩频数据传输，对于传输发起者可以通过CPU控制的方式进行不同速率的扩频数据传输。

3)如果处于低速模式，前端处理器和上下变频器进入中频数据接口方式，对于自适应接入，连续相位解调模块和扩频解调模块通过各自的信号到达检测机制检测信号的到达，当一个解调模块检测到信号到达时，另一个解调模块可以停止，然后通过从帧头的系统控制信息中提取传输速率控制信息来完成不同速率的传输，以及从帧头中得到下一帧传送所使用的调制方式和传输速率顺利完成两种调制模式和多种传输速率的传输。对于传输发起者可以通过CPU控制的方式进行不同调制模式和多种传输速率的传输。

本发明提供了高效、多进制连续相位调制技术和高速扩频技术来实现全数字化的手持无线通信，并且在该芯片系统上可以实现多种调制模式和多种传输速率的切换。具有自组网络、使用灵活方便，抗干扰、抗窃听，通信距离远、速率高，功率和体积小，能根据环境和通信服务多模式自适应传输等特点，可以很好地满足各个领域的通信需求。

附图说明

图1是多模式手持对讲机的芯片构架电路框图；

图2是本发明的连续相位调制解调器调制部分的电路框图；

图3是本发明的连续相位调制解调器解调部分的电路框图；

图4是本发明的扩频调制解调器调制部分的电路框图；

图5是本发明的扩频调制解调器解调部分的电路框图；

图6是本发明的上下变频器的电路框图；

图7是本发明的前端处理器的电路框图；

图8是本发明的存储器接口的电路框图；

图9是本发明的CPU的电路框图；

图10是本发明的传输帧结构和功能实现流程的示意图。

具体实施方式

本发明中，芯片系统利用可配置重构的功能模块和采用含有能够传递调制模式和传输速率帧头的传输帧格式来实现多模式手持对讲机功能。

如图1所示，多模式手持对讲机的芯片构架，它包括连续相位调制解调器、扩频调制解调器、上下变频器、前端处理器、CPU、功率管理、锁相环和测试模块。其内部连接关系为：CPU与存储器接口、连续相位调制器、上下变频器和前端处理器相接，CPU与存储器接口、扩频调制解调器、上下变频器和前端处理器相接，锁相环为全芯片系统提供时钟管理，CPU与功率管理、连续相位调制解调器、扩频调制解调器相接，测试模块与连续相位调制解调器、扩频调制解调器、上下变频器相接。

CPU可以发送配置指令控制其它功能模块的工作模式，使用不同的配置方式，可以实现中频和基带等模拟接口形式、连续相位调制和扩频调制的调制模式、多传输速率的数据传输。

如图2所示，连续相位调制器的内部连接关系为：格状编码连续相位调制成形器与选择器、查余弦表模块、查正弦表模块相接，连续相位调制成形器和选择器、查余弦表模块、查正弦表模块相接。

前导字用连续相位调制传输，通过连续相位调制成形后通过查表送出正交基带信号，然后控制数据开始发送。

数据用格状编码后的连续相位调制传输，在前导字传输完成后送出数据传输开始信号，通过格状编码后的数据再通过连续相位调制成形后查表送出正交基带信号，然后送出停止信号。

如图3所示，连续相位解调器的内部连接关系为：滤波器与缓存器、差分模块、内插器、角度计算及信号选择模块、到达检测及定时估计模块、分隔符检测及精同步模块相接，角度计算及信号选择模块与到达检测及定时估计模块、内插控制模块、内插器相接，分隔符检测及精同步模块与内插控制模块相接，滤波器与缓存器、内插器、环路跟踪模块、维特比检测模块相接。

接收端分为前导字参数估计链路和数据段传输链路。

收到正交基带信号后，前导字链路通过滤波器、差分模块和角度计算模块得到各种参数：到达检测、定时估计、频偏估计；同时通过内插控制模块打开数据段传输链路中内插器，并且在数据段前进行分隔符检测和精同步。

数据段传输链路在内插器使能打开后开始工作，同样也是收到正交基带信号后通过滤波器、内插器模块，再经过环路跟踪得到恢复完成的正交基带信号，最后通过维特比检测得到数据输出。

如图4所示，扩频调制器的内部连接关系为：成帧模块与扩频模块相接，扩频码产生器与扩频模块相接。

由成帧模块将原始数据进行成帧处理，加上帧头信息，然后将扩频码产生器产生的扩频码与成帧后的数据在扩频模块中做异或处理得到扩频信号。

如图5所示，扩频调制器的内部连接关系为：捕获模块与扩频码产生器、解扩码跟踪模块、数据解调模块、比特成帧模块相接，捕获模块与复位模块相接，复位模块与捕获模块、数据解调模块、比特成帧模块相接，比特成帧模块与模式切换模块相接，模式切换模块与数据解调模块、解扩码跟踪模块相接。

首先由捕获模块进行不同频率和不同码片偏移的捕获，得到频偏和码偏信息，频偏信息反馈给下变频器去除频偏，码偏信息交给扩频码产生器产生与数据同步的扩频码，然后将数据送入解扩模块进行解扩，同时进行码环跟踪，将解扩完的数据送入解调模块得到最终的解调数据，对解调数据进行解帧处理，通过帧中包含的信息完成传输流程的控制。

如图6所示，上下变频器其内部连接关系为：上变频采样率变换器与上变频数控振荡器相接，下变频数控振荡器与选择器、下变频采样率变换器相接。

采样率变换是将基带处理使用的一倍或多倍于符号率的采样与模数/数模变换使用的采样进行采样率的变换。数控振荡器配合内部的乘加器实现中频信号与基带信号之间进行变换。

如图7所示，前端处理器其内部连接关系为：选择器与数模转换器相接，模数转换器与分配器相接。

前端处理器主要完成模数/数模转换器和中频信号与基带信号的复接。

如图8所示，存储器接口其内部结构为：两个用于数据发送的存储器，两个用于数据接收的存储器和一个参数配置使用的存储器。

存储器接口起到数据传递和配置参数传递的作用。

如图9所示，CPU其内部连接关系为：RISC核与静态存储器、控制器锁相环、芯片复位控制器、标准接口控制器、FLASH控制器、SDRAM控制器相接。

CPU控制芯片系统内的其它模块的工作，作为网络协议运行的平台和完成与外部的数据和控制命令交互的功能。

如图10所示，所述芯片系统能够使用所示传输帧格式做全数字化的数据传输。

整个多模式手持对讲机的芯片构架通过可配置重构的芯片系统结构设计和传输帧结构设计达到多模式传输的功能，其步骤如下：

1)设置处于高速模式还是低速模式，高速模式可以支持兆级的扩频码率，同时数据帧只有扩频调制帧头加扩频调制数据段一种结构。低速模式可以支持几K到几百K符号率的数据率或者扩频码率，数据帧有扩频调制帧头加扩频调制数据段和连续相位调制帧头加连续相位调制数据段两种结构。

2)如果处于高速模式，前端处理器和上下变频器进入基带数据接口方式，对于自适应接入，可以根据从扩频调制帧头中提取的系统控制信息选择不同的扩频比完成不同速率的扩频数据传输，对于传输发起者可以通过CPU控制的方式进行不同速率的扩频数据传输。

3)如果处于低速模式，前端处理器和上下变频器进入中频数据接口方式，对于自适应接入，连续相位解调模块和扩频解调模块通过各自的信号到达检测机制检测信号的到达，当一个解调模块检测到信号到达时，另一个解调模块可以停止，然后通过从帧头的系统控制信息中提取传输速率控制信息来完成不同速率的传输，以及从帧头中得到下一帧传送所使用的调制方式和传输速率顺利完成两种调制模式和多种传输速率的传输。对于传输发起者可以通过CPU控制的方式进行不同调制模式和多种传输速率的传输。

本发明通过可重构的多模式手持对讲机的芯片构架和应用于其上的带有系统控制信息的帧结构实现了多种调制模式和多种传输速率的手持对讲机通信。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.多模式手持对讲机的芯片构架，其特征在于它包括连续相位调制器、连续相位解调器、扩频解调器、扩频调制器、上下变频器、前端处理器、CPU、功率管理器、锁相环和测试模块，其内部连接关系为：CPU与存储器接口、连续相位调制器、上下变频器和前端处理器相接，CPU与存储器接口、扩频解调器、扩频调制器、上下变频器和前端处理器相接，锁相环为全芯片系统提供时钟管理，CPU与功率管理器、连续相位调制器、连续相位解调器、扩频解调器、扩频调制器相接，测试模块与连续相位调制器、连续相位解调器、扩频解调器、扩频调制器、上下变频器相接；所述的连续相位解调器的内部连接关系为：滤波器与缓存器、差分模块、内插器、角度计算及信号选择模块、到达检测及定时估计模块、分隔符检测及精同步模块相接，角度计算及信号选择模块与到达检测及定时估计模块、内插控制模块、内插器相接，分隔符检测及精同步模块与内插控制模块相接，滤波器与缓存器、内插器、环路跟踪模块、维特比检测模块相接；所述的扩频解调器的内部连接关系为：捕获模块与扩频码产生器、解扩码跟踪模块、数据解调模块、比特成帧模块相接，捕获模块与复位模块相接，复位模块与捕获模块、数据解调模块、比特成帧模块相接，比特成帧模块与模式切换模块相接，模式切换模块与数据解调模块、解扩码跟踪模块相接。

2.如权利要求1所述的多模式手持对讲机的芯片构架，其特征在于所述的连续相位调制器的内部连接关系为：格状编码连续相位调制成形器与选择器、查余弦表模块、查正弦表模块相接，连续相位调制成形器与选择器、查余弦表模块、查正弦表模块相接。

3.如权利要求1所述的多模式手持对讲机的芯片构架，其特征在于所述的扩频调制器的内部连接关系为：成帧模块与扩频模块相接，扩频码产生器与扩频模块相接。

4.如权利要求1所述的多模式手持对讲机的芯片构架，其特征在于所述的上下变频器其内部连接关系为：上变频采样率变换器与上变频数控振荡器相接，下变频数控振荡器与选择器、下变频采样率变换器相接。

5.如权利要求1所述的多模式手持对讲机的芯片构架，其特征在于所述的前端处理器其内部连接关系为：选择器与数模转换器相接，模数转换器与分配器相接。

6.如权利要求1所述的多模式手持对讲机的芯片构架，其特征在于所述的存储器接口其内部结构为：两个用于数据发送的存储器，两个用于数据接收的 存储器和一个参数配置使用的存储器。

7.如权利要求1所述的多模式手持对讲机的芯片构架，其特征在于所述的CPU其内部连接关系为：RISC核与静态存储器、控制器锁相环、芯片复位控制器、标准接口控制器、FLASH控制器、SDRAM控制器相接。

8.一种如权利要求1所述的多模式手持对讲机的芯片构架完成多模式手持对讲的方法，其特征在于通过可配置重构的芯片系统结构设计和传输帧结构设计达到多模式传输的功能，其步骤如下：

1)设置处于高速模式还是低速模式，高速模式可以支持兆级的扩频码率，同时数据帧只有扩频调制帧头加扩频调制数据段一种结构；低速模式可以支持几K到几百K符号率的数据率或者扩频码率，数据帧有扩频调制帧头加扩频调制数据段和连续相位调制帧头加连续相位调制数据段两种结构；

2)如果处于高速模式，前端处理器和上下变频器进入基带数据接口方式，对于自适应接入，可以根据从扩频调制帧头中提取的系统控制信息选择不同的扩频比完成不同速率的扩频数据传输，对于传输发起者可以通过CPU控制的方式进行不同速率的扩频数据传输；

3)如果处于低速模式，前端处理器和上下变频器进入中频数据接口方式，对于自适应接入，连续相位解调模块和扩频解调模块通过各自的信号到达检测机制检测信号的到达，当一个解调模块检测到信号到达时，另一个解调模块可以停止，然后通过从帧头的系统控制信息中提取传输速率控制信息来完成不同速率的传输，以及从帧头中得到下一帧传送所使用的调制方式和传输速率顺利完成两种调制模式和多种传输速率的传输；。对于传输发起者可以通过CPU控制的方式进行不同调制模式和多种传输速率的传输。 

Images