CN103687083A

CN103687083A - 一种基于北斗的卫星移动通信终端

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Publication number: CN103687083A
Application number: CN201210330034.8A
Authority: CN
Inventors: 吴伟林; 李承镛; 孙建中; 黄耀; 谭慧超
Original assignee: Chengdu Linhai Electronics Co Ltd
Current assignee: Chengdu Linhai Electronics Co Ltd
Priority date: 2012-09-07
Filing date: 2012-09-07
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明公开了一种基于北斗的卫星移动通信终端，包括FPGA、CPLD芯片、语音编解码芯片和音频编解码器，所述FPGA通过可编程接口分别与CPLD芯片、音频编解码器连接，所述语音编解码芯片通过控制接口和语音数据接口与CPLD芯片连接；所述FPGA通过复位控制信号控制所述语音编解码芯片，以使在正常工作时，所述FPGA先启动，再控制语音编解码芯片启动或及时复位，然后FPGA通过可编程接口向语音编解码芯片发送信息内容，同时控制所述音频编解码器的信息内容。本发明基于北斗的卫星移动通信终端，采用CPLD器件扩展FPGA的外设，降低了FPGA的程序复杂度，提高了卫星移动通信终端功能。

Description

一种基于北斗的卫星移动通信终端

技术领域

本发明涉及卫星通信领域，特别涉及一种基于“北斗”的卫星移动通信终端。

背景技术

数字无线电系统的低频部分采用数字电路，与传统无线电系统相比，软件无线电系统的A/D、D/A变换移到了中频，并尽可能靠近射频端。软件无线电以可编程力强的FPGA、DSP器件代替专用数字电路，使系统硬件结构与功能相对独立。现场可编程阵列FPGA技术先进之处在于紧凑的占位空间能够高速处理，同时也保持软件无线电技术的灵活性和可编程性。从FPGA可实现可重新配置核，在FPGA中能够实现调制器，解调器和CODEC功能。FPGA已从灵活的逻辑设计平台发展到信号处理引擎，成为FET、FIR，数字下复频器DDC、数字上变频器DUC、相关器和脉冲压缩（用于雷达处理）运算的理想平台。

DVSI公司语音编解码芯片AMBE2000实现了低带宽、双工的数据与语音同传，语音通信自然可懂。AMBE2000的语音编码技术是一种具有高语音质量和强鲁棒性的低速率语音编解码技术。这种方法在频域中按基音各谐波频率，将一帧语音的频谱划分为多个频带，对每个频带作清、浊音判决。对浊音带，以基音为周期的脉冲序列作为激励信号；对清音带，则以白噪声作为激励信号。总的激励信号由各带激励信号相加构成。用该激励信号激励声道滤波器，最终合成出具有较高自然度的语音。因此在低比特率的情况下，其合成语音的音质依然能保持较高的自然度。其改进的AMBE算法成为国际移动卫星组织和移动卫星通信的语音编码标准。AMBE2000采用AMBE编解码技术，是一种高性能、低功耗的单片实时语音压缩解压芯片，其压缩率可在2kbit/s～9.6kbit/s范围内由硬件、软件调节，且具有FEC(前向纠错)、VAD(语音激活检测)功能和DTMF信号检测功能，当速率在4.0kbit/s以上时，可得到接近长途电话的话音质量，当速率为2.0kbit/s时，仍然具有较高的可懂度和自然度。

XC9572XL是Xilinx公司的高性能CPLD，引脚间的时延只有5ns，系统运行频率高达178MHz，有72个宏单元、1600个可用的门。XC9572XL支持在线系统编程，十分适合扩展FPGA或ASIC的外设扩展。

现有的一种基于“北斗”的卫星移动通信终端包括FPGA芯片XC5VLX50T、语音编解码芯片AMBE2000和音频编解码器PCM3500，所述XC5VLX50T通过第一可编程接口与AMBE2000的控制接口相连，所述第一可编程接口通过程序设置为与所述控制接口对应的接口；XC5VLX50T通过第二可编程接口与PCM3500相连。该卫星移动通信终端将FPGA的优势和AMBE2000的优势结合起来运用于卫星移动通信终端中，具有优质的语音质量、良好的实时性及良好的灵活性。

但是该卫星移动通信终端使用FPGA全部控制AMBE2000和PCM3500的控制引脚，FPGA的程序较为复杂。适当地选择合适的CPLD器件扩展FPGA的外设，可降低FPGA的程序的复杂度，提高卫星移动通信终端功能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中卫星移动通信终端中FPGA的程序较为复杂的不足，提供一种基于“北斗”的卫星移动通信终端。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种基于“北斗”的卫星移动通信终端包括FPGA芯片XC5VLX50T、CPLD芯片XC9572XL、语音编解码芯片AMBE2000和音频编解码器PCM3500，所述FPGA芯片XC5VLX50T通过第一可编程接口和第二可编程接口与CPLD芯片XC9572XL连接，所述语音编解码芯片AMBE2000通过控制接口和语音数据接口与CPLD芯片XC9572XL连接，所述FPGA芯片XC5VLX50T通过第三可编程接口与音频编解码器PCM3500连接，音频编解码器PCM3500还与语音编解码芯片AMBE2000连接；

所述XC5VLX50T通过复位控制信号控制所述AMBE2000，以使在正常工作时，所述XC5VLX50T先启动，再控制所述AMBE2000启动或及时复位，然后XC5VLX50T通过第二可编程接口向XC9572XL发送信息，XC9572XL转化成AMBE2000的格式信息，发送给AMBE2000信息内容，同时XC5VLX50T通过第三可编程接口控制所述PCM3500的信息内容。

根据本发明的实施例，所述XC5VLX50T与XC9572XL、PCM3500之间的引脚连接关系为：

所述XC9572XL芯片和PCM3500芯片由XC5VLX50T芯片实现控制。

根据本发明的实施例，所述AMBE2000与XC9572XL、PCM3500之间的引脚连接关系为：

所述AMBE2000芯片由XC9572XL芯片实现控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明基于“北斗”的卫星移动通信终端，XC5VLX50T、AMBE2000、XC9572XL、PCM3500之间通过优化的接口相连接，符合基于“北斗”的卫星移动通信终端的数据流和控制要求，很好的满足了通信要求，使基于“北斗”的卫星移动通信终端具有通话语音质量好、实时性高的优点。

2、本发明基于“北斗”的卫星移动通信终端，采用CPLD器件XC9572XL扩展FPGA的外设，降低了FPGA的程序的复杂度，提高了卫星移动通信终端功能。

3、本发明基于“北斗”的卫星移动通信终端，采用CPLD器件XC9572XL扩展FPGA的外设，在调试时可以通过给XC9572XL编程调试AMBE2000，很快地发现问题、解决问题，在实践中证明可以把问题调试时间从原来的两周缩短到一天，大大提高了终端返修合格率。

附图说明：

图1为本发明实施例基于“北斗”的卫星移动通信终端中XC5VLX50T、AMBE2000、XC9572XL、PCM3500连接结构图；

图2（a）、图2（b）为本发明实施例中FPGA芯片XC5VLX50T的引脚示意图；

图3为本发明实施例中语音编解码芯片AMBE200的引脚示意图；

图4为本发明实施例中PCM3500的引脚示意图；

图5（a）、图5（b）为本发明实施例中CPLD芯片XC9572XL的引脚示意图。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

基于“北斗”的卫星移动通信终端有两部分重要的功能需要实现：1）卫星移动通信的通话数据的接收、压缩、打包、传送、解析、解压缩功能；2）卫星移动通信终端的通话的信令控制和故障处理功能，这部分功能的特点是对接口的要求多样，对软件设计的要求是能实现复杂可变的人机交互接口。此外，在满足上述两部分重要功能的同时需要尽可能的简化程序设计，提高卫星移动通信终端功能。本发明的基于“北斗”的卫星移动通信终端，就是根据“北斗”的卫星移动通信终端的要求设计的。

本发明实施例在基于“北斗”的卫星移动通信终端中使用AMBE2000的难点和重点在于如何按照基于“北斗”的卫星移动通信终端的特点，把FPGA的优势和AMBE2000的优势结合起来，FPGA通过XC9572XL与AMBE2000进行信息交互，完成AMBE2000的配置特点，实现基于“北斗”的卫星移动通信终端的语音信令控制流程，保证优质的通话质量的同时简化FPGA的程序设计，提供系统性能。

参考图1，本发明基于“北斗”的卫星移动通信终端是支持话音和低速数据的系统结构，包括FPGA芯片XC5VLX50T、CPLD芯片XC9572XL、语音编解码芯片AMBE2000和音频编解码器PCM3500，所述FPGA芯片XC5VLX50T通过第一可编程接口和第二可编程接口与CPLD芯片XC9572XL连接，所述第一可编程接口负责语音数据的传输，所述第二可编程接口负责控制信号的传输，所述语音编解码芯片AMBE2000通过控制接口和语音数据接口与CPLD芯片XC9572XL连接，所述FPGA芯片XC5VLX50T通过第三可编程接口与音频编解码器PCM3500连接，音频编解码器PCM3500还与语音编解码芯片AMBE2000连接；所述XC5VLX50T通过复位控制信号控制所述AMBE2000，以使在正常工作时保证只有在FPGA XC5VLX50T状态正确以后才启动或者及时复位AMBE2000，保证两者之间通讯时序的正确。所述XC5VLX50T先启动，再控制所述AMBE2000启动或及时复位，然后XC5VLX50T通过第一可编程接口和第二可编程接口向所述AMBE2000发送信息内容，同时通过第三可编程接口控制所述PCM3500的信息内容。以使在正常工作时在正常工作时，XC5VLX50T、XC9572XL、AMBE2000和PCM3500四个器件之间的工作顺序为：XC5VLX50T先启动，再控制AMBE2000按指定方式启动，然后XC5VLX50T通过第二可编程接口向XC9572XL发送信息，XC9572XL转化成AMBE2000的格式信息，发送给AMBE2000信息内容，同时XC5VLX50T通过第三可编程接口控制所述PCM3500的信息内容。

当选择FPGA配置接口时，应当考虑以下5个重要的选择准则：1.可编程性：对于所有的目标空间接口标准，器件均能重新配置以执行所期望的功能。2.集成度：在单个器件上集成多项功能，由此减小数字无线子系统的规格并降低硬件复杂度的能力。3.开发周期：开发、实现及测试指定器件的数字无线功能的时间。4.性能：器件在要求的时间内完成指定功能的能力。5.功率：器件完成指定功能的功率利用率。

本发明的特点是XC5VLX50T、XC9572XL与AMBE2000之间通过设计优化的接口相连接，这些相连的接口是专门设计的，具有符合基于“北斗”的卫星移动通信终端的数据流和控制要求的特点。用Xilinx的FPGA XC5VLX50T实现数字语音通信的卫星移动通信终端的通话的信令控制和故障处理功能；用AMBE2000实现卫星移动通信的卫星移动通信的通话数据的接收、压缩、打包、传送、解析、解压缩功能。选择XC9572XL扩展FPGA XC5VLX50T的外设，降低FPGA的程序复制度。

参考图2（a）、图2（b）、图3、图4、图5（a）、图5（b），分别为本发明实施例中XC5VLX50T、AMBE2000、XC9572XL、PCM3500的引脚示意图。本发明实施例中所述XC5VLX50T、XC9572XL、AMBE2000和PCM3500四个器件之间的引脚连接关系如表1和表2所示：

表1

表2

XC5VLX50T、XC9572XL、AMBE2000和PCM3500四个元器件之间引脚连接关系的按照表1和表2连接的效果如下：

1）FPGA使用的引脚是基于“北斗”卫星移动通信终端的特点的使用，最适合内部的软件开发，软件工作量小，变更引脚会引起使用更多的硬件模块，需要对更多的硬件模块进行实例化，也就是编程使用的模块越多，带来越大的工作量；

2）FPGA使用的引脚是基于“北斗”卫星移动通信终端的特点的使用，在数据交换速率上最适合，变更引脚会引起系统性能的下降和使不相关的模块使用更多，不利于保证低功耗的要求。

3）AMBE2000由XC9572XL实现控制，可以通过XC9572XL实现状态配置，灵活性高，在通信过程中可根据通信条件动态调整语音编码率，优于传统的外接电阻的配置方式。

本发明实施例通过这样的引脚连接，在基于“北斗”的卫星移动通信中完全达到了设计要求的性能和可靠性。硬件语言编程的工作集中在主要模块，可靠性高。

Claims

1.一种基于“北斗”的卫星移动通信终端，其特征在于，该终端包括FPGA芯片XC5VLX50T、CPLD芯片XC9572XL、语音编解码芯片AMBE2000和音频编解码器PCM3500，其中，

所述FPGA芯片XC5VLX50T通过第一可编程接口和第二可编程接口与CPLD芯片XC9572XL连接，所述语音编解码芯片AMBE2000通过控制接口和语音数据接口与CPLD芯片XC9572XL连接，所述FPGA芯片XC5VLX50T通过第三可编程接口与音频编解码器PCM3500连接，音频编解码器PCM3500还与语音编解码芯片AMBE2000连接；

2.根据权利要求1所述的基于“北斗”的卫星移动通信终端，其特征在于，所述XC5VLX50T与XC9572XL、PCM3500之间的引脚连接关系为：

所述XC9572XL芯片和PCM3500芯片由XC5VLX50T芯片实现控制。

3.根据权利要求1所述的基于“北斗”的卫星移动通信终端，其特征在于，所述AMBE2000与XC9572XL、PCM3500之间的引脚连接关系为：

所述AMBE2000芯片由XC9572XL芯片实现控制。