CN112134590B - 一种卫星通信基带芯片结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型卫星通信基带芯片结构，包括APB‑dev模块，APB‑dev模块分别连接对外调试接口模块、2x4接口转换模块、内存模块、对外存储接口模块及内存模块；2x4接口转换模块还分别连接CPU主控制器模块、High speed serdes模块、RISC‑V模块及内存模块；APB‑dev模块与内存模块之间连接有Rx‑mod模块、Tx‑mod模块。本发明解决了目前卫星通信基带芯片接收速率低，且只支持单向接收，不支持收发双向的问题。

Description

一种卫星通信基带芯片结构
技术领域
本发明属于通信技术领域，涉及一种卫星通信基带芯片结构。
背景技术
在卫星通信系统中，终端用户所使用的设备都需要包含基带信号处理模块，用于对通信信号的编码与解码。通常的基带信号处理模块具有AD/DA变换、采样、滤波、解调、译码、编码、校验等功能，而这些功能的具体实现是由各个独立的tuner、ADC、DAC、FPGA、DSP及CPU芯片来共同完成，功耗、成本都比较高，占用的PCB面积也较大。
随着终端设备小型化、轻型化的发展趋势越来越明显，将多个独立芯片的功能由一个芯片完成是当前技术发展的主要方向。目前国内外已经有一些满足DVB编码标准的一体化SOC芯片，国外的厂家包括以色列的Satixfy和法国的意法半导体，Satixfy的SOC芯片目前还不成熟，使用satixfy芯片的厂家主要是Idirect，使用效果不佳，意法半导体SOC芯片前向带宽较窄；国内厂家的华为、中天联科、上海澜起、北京高讯拓达等厂家的DVB标准芯片都是单向处理芯片，仅支持接收信号处理，但无双向SOC芯片。
因此，开发一款具有自主知识产权、高速率、支持收发双向信号处理的卫星通信基带处理芯片非常有必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种卫星通信基带芯片结构，解决了目前卫星通信基带芯片接收速率低，且只支持单向接收，不支持收发双向的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种卫星通信基带芯片结构，包括APB模块，APB模块分别连接对外调试接口模块、2x4接口转换模块、对外存储接口模块及内存模块；
2x4接口转换模块还分别连接CPU主控制器模块、高速串并转换模块、RISC模块及内存模块；
APB模块与内存模块之间连接有Rx模块、Tx模块。
本发明的特点还在于，
内存模块还分别连接DSP0模块和DSP1模块，DSP0模块还与高速串并转换模块模块连接。
CPU主控制器模块为双核处理器。
对外调试接口模块包括PWM接口、Uart接口、I2C接口、SPI接口及Timer接口。
对外存储接口模块包括4x1接口转换模块，4x1接口转换模块分别连接Flash模块、USB模块、GMAC模块、Crypt模块。
Rx模块用于解调、解多任务、解交织、信道解码及解封装。Rx模块、Tx模块内均自带MCU和DSP。
本发明的有益效果是，本发明在一个芯片上集成了信号的接收和发送功能，同时，为了提高芯片信号处理的速度，使用两个DSP模块DSP0、DSP1进行软件协议栈和信号处理，信号处理速度更快，芯片面积更小，也降低了成本。
附图说明
图1是本发明一种卫星通信基带芯片结构的结构示意图。
图中，1.CPU主控制器模块，2.对外调试接口模块，3.高速串并转换模块，4.2x4接口转换模块，5.APB模块，6.外存储接口模块，7.4x1接口转换模块，8.内存模块，9.RISC模块，10.Tx模块，11.Rx模块，12.DSP1模块，13.DSP0模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种卫星通信基带芯片结构，如图1所示，包括APB模块5，APB模块5分别连接对外调试接口模块2、2x4接口转换模块4、对外存储接口模块6及内存模块8；
2x4接口转换模块4还分别连接CPU主控制器模块1、High speed serdes模块3(高速外部数据传输)、RISC模块(处理器)9及内存模块8；
RISC模块9与内存模块8之间连接有Rx模块11、Tx模块10。Rx模块11用于信号接收，Tx模块10用于信号发送。
内存模块8还分别连接DSP0模块13和DSP1模块12，DSP0模块13还与高速串并转换模块(High speed serdes)模块3连接。DSP0模块13和DSP1模块12为软件协议栈和信号处理。
CPU主控制器模块1为双核或多核处理器。CPU单元集成不小于双核的CPU，MIPS或ARM。主频不低于1GHz，32KB的L1指令缓存，32KB的L1数据缓存，L2有512KB缓存。
对外调试接口模块2包括PWM接口、Uart接口、I2C接口、SPI接口及Timer接口。
对外存储接口模块6包括4x1接口转换模块7，4x1接口转换模块7分别连接Flsah模块(外部存储)、USB模块(外部中速数据传输)、GMAC模块(网络连接)、Crypt模块(加解密模块)。
Rx模块11用于解调、解多任务、解交织、信道解码及解封装。
Rx模块11、Txd模块10内均自带MCU和DSP。
本发明一种卫星通信基带芯片结构的工作过程为：终端接收DVB-S2X/DVB-S2的中频模拟信号(950mhz-2150mhz)，经由片外调谐芯片处理后得到零中频模拟信号进入RX模块11，先经由RX模块11中的一组ADC把零中频模拟信号转换为数字信号。接下来RX模块11进行解调(demodulation)、解多任务(de-multiplexing)、解交织(de-inter-leaving)、信道解码(decoding)、解封装(Decapsulation)等处理后把数据放入内存模块8。再由外存储接口模块6中的Crypt模块从内存模块8中取出进行解密(decrypt)后送给CPU主控制器模块1，然后由CPU主控制器模块1对信令数据根据协议进行处理，同时对业务数据恢复为IP数据通过外存储接口模块6中的Flash模块存入本地或者通过USB、GMAC或者高速serdes来传输给外部设备。
由于Rx模块11(Tx模块10)要进行多种信号处理任务，涉及的算法和模块微架构都比较复杂。为了提高效率，各个算法是软硬件协同实现，Rx模块11、Tx模块10内部自带MCU和DSP，解调解码等算法由自带的MCU和DSP通过firmware(固件)来实现，硬件主要做调度。
DSP0模块13和DSP1模块12用作Rx中算法的补充，当Rx可以自己完成任务时，可以关闭DSP0模块13和DSP1模块12降低芯片功耗。
发射信号时，soc芯片(本发明芯片)的CPU主控制器模块1将从U盘(利用USB模块)、网络(利用GMAC模块)或者高速serdes(利用High speed serdes模块)接收的数据或者本地的数据(利用Flash模块)封装为协议规定的gse或rle数据，然后对其进行加密(encrypt，利用crypt模块)，然后由Tx模块10重新编码(encode,利用DSP1模块12和DSP0模块13)。TX模块10从内存模块8中取出已经完成加密和重新编码的数据，按照DVB-S2X/DVB-S2/DVB-RCS2的编码规定进行信道编码(coding)、交织(inter-leaving)、调制(modulation)等多项基带运算和处理后，通过DAC把数据信号转换成模拟零中频信号，最后再由片外的射频芯片和天线发送出去。
内存模块8通过DDR-clk模块与High speed serdes模块实现信号同步；
内存模块8通过DDR-clk模块与2x4接口转换模块4实现信号同步；
内存模块8通过STD-clk模块与APB模块5实现信号同步；
内存模块8通过DSP-clk模块与DSP0模块13实现信号同步；
内存模块8通过DSP-clk模块与DSP1模块12实现信号同步；
内存模块8通过RX-clk模块与Rx模块11实现信号同步；
内存模块8通过TX-clk模块与Tx模块10实现信号同步；
实施例1
在接收方向，接收模块集成模数转换ADC功能，支持L频段(950MHz～2150MHz)下变频至零中频。支持4个或更多个通道(包括下变频、ADC、解调、解码)，可最大聚合单个500Msps载波信号；双通道时，每通道最高250Msps；4通道时，每通道最高125Msps；最高接收信息速率不低于1Gbps。支持DVB-S2和DVB-S2X信号的解调解码功能，调制方式包括BPSK、QPSK、8PSK、16APSK、32APSK、64APSK、128APSK、256APSK。编码方式为BCH+LDPC。滚降系数0.05,0.1,0.15,0.2,0.25,0.35。其它指标如下：
链路层封装格式：TS、GSE。BB帧长：16200,64800,32400(For VL-SNR S2X)。
支持DVB-S2X协议中的VL-SNR模式。
支持DVB-S2协议中Time slicing功能(DVB-S2 part 1,AnnexM)。
支持DiSEqC2.x协议,22-kHz。
支持CCM、VCM、ACM模式。
支持信噪比估计功能。
接收的误码门限值相对于DVB-S2和DVB-S2x协议中的门限值恶化不超过0.3dB。
SOF和NCR的抖动：在Rs>1Msps时，小于100ns pp。
实施例2
在发送方向，发送模块集成数模转换DAC功能。协议支持满足DVB-S2、DVB-S2x、DVB-RCS2协议，DVB-S2/DVB-S2X协议时回传为SCPC体制，DVB-RCS2协议时为TDMA体制。DVB-S2/DVB-S2X协议时满足最大500Msps符号速率，不小于1Gbps信息速率；DVB-RCS2协议时满足最大100Msps，不小于400Mbps信息速率。
在采用DVB-S2/DVB-S2x协议时，支持的调制方式与接收方向一致；采用DVB-RCS2协议时，调制方式为BPSK,QPSK,8PSK,16QAM,CPM。
而编码方式在DVB-S2/DVB-S2x协议时，与接收方向一致；采用DVB-RCS2协议时，为16状态double-binary turbo。
滚降系数在DVB-S2/DVB-S2x协议时，与接收方向一致；在DVB-RCS2协议时，是0.1,0.15,0.2,0.25,0.35。

Claims (6)

1.一种卫星通信基带芯片结构，其特征在于：包括APB模块，APB模块分别连接对外调试接口模块、2x4接口转换模块、对外存储接口模块及内存模块；
2x4接口转换模块还分别连接CPU主控制器模块、高速串并转换模块、RISC模块及内存模块；
APB模块与内存模块之间连接有Rx模块、Tx模块；
所述内存模块还分别连接DSP0模块和DSP1模块，DSP0模块还与高速串并转换模块模块连接；
DSP0模块和DSP1模块分别进行软件协议栈和信号处理。
2.根据权利要求1所述的一种卫星通信基带芯片结构，其特征在于：所述CPU主控制器模块为双核处理器。
3.根据权利要求1所述的一种卫星通信基带芯片结构，其特征在于：所述对外调试接口模块包括PWM接口、Uart接口、I2C接口、SPI接口及Timer接口。
4.根据权利要求1所述的一种卫星通信基带芯片结构，其特征在于：所述对外存储接口模块包括4x1接口转换模块，4x1接口转换模块分别连接Flash模块、USB模块、GMAC模块、Crypt模块。
5.根据权利要求1所述的一种卫星通信基带芯片结构，其特征在于：所述Rx模块用于解调、解多任务、解交织、信道解码及解封装。
6.根据权利要求1所述的一种卫星通信基带芯片结构，其特征在于：所述Rx模块、Tx模块内均自带MCU和DSP。
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