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基金项目基金项目：：国家部委基金资助项目
作者简介作者简介：：芶冬荣(1974－)，男，高级工程师、硕士，主研方向：计算机系统结构；张道萍，助理工程师；柴小丽，研究员；杨 影，工程师、硕士
收稿日期收稿日期：：2012-12-25 修回日期修回日期：：2013-04-16 E-mail ：serene_gdr@https://www.doczj.com/doc/dd5666219.html,
SCA 型高速高速通用数字信号处理模块通用数字信号处理模块通用数字信号处理模块设计设计
芶冬荣1，张道萍2，柴小丽1，杨 影1
(1. 中国电子科技集团公司第三十二研究所，上海 200233；2. 海军驻沪东中华造船有限公司军事代表室，上海 200129) 摘 要：根据软件通信体系结构对数字信号处理模块通用性、灵活性以及功能软件化、软件动态加载的要求，采用可编程器件构建模块，实现中频以下高速信号的数据处理与传输功能。该模块采用AD/DA 实现高中频信号模数变换，通过现场可编程门阵列(FPGA)实现逻辑简单、实时性强的混频、滤波处理，通过数字信号处理器(DSP)实现复杂的信号处理及信道编解码处理，利用通用处理器实现复杂而灵活的控制管理以及动态加载DSP 和FPGA 的功能。在印刷电路板设计阶段，分析电容去耦、阻抗匹配、信号串扰等影响高速信号质量的因素，并提出解决方法。仿真结果表明，所设计的数字信号处理模块可以满足应用需要。 关键词关键词：：软件无线电；硬件通用化；可编程器件；高速数字系统；电容去耦；阻抗匹配
Design of SCA High-speed General Digital Signal Processing Module
GOU Dong-rong 1, ZHANG Dao-ping 2, CHAI Xiao-li 1, YANG Ying 1
(1. The 32nd Institute of China Electronic Technology Group Corporation, Shanghai 200233, China; 2. Navy Representative Office in Hudong-zhonghua Shipbuilding Co., Ltd., Shanghai 200129, China)
【Abstract 】In order to meet universality and flexibility of digital signal processing board, functional software design and software dynamic loadable for Software Communication Architecture(SCA) wireless communication system, this paper builds a module which is composed of programmable devices and suits for high-speed data processing and transmission. It uses AD/DA as IF signal’s Analog-to-Digital converter, uses Field Programmable Gate Array(FPGA) to realize high real-time processing which logic is simple, uses Digital Signal Processor(DSP) to achive complex signal processing and channel encode/decode. Furthermore, it uses General Purpose Processor(GPP) to satisfy need of complex and flexible control and management, as well as dynamically load DSP and FPGA. In the PCB module design stage, after considering the influence of the capacitor decoupling, impedance matching and signal crosstalk on the high-speed digital signal, it does the detailed design according to the signal transmission requirements. Simulation results show that the module can meet the application need, the method is feasible.
【Key words 】software defined radio; generation of hardware; programmable device; high-speed digital system; capacitor decoupling; impedance matching
DOI: 10.3969/j.issn.1000-3428.2013.06.013
计 算 机 工 程 Computer Engineering 第39卷 第6期
V ol.39 No.6 2013年6月
June 2013
·体系结构与软件技术体系结构与软件技术·· 文章编号文章编号：：1000—3428(2013)06—0066—06 文献标识码文献标识码：：A
中图分类号中图分类号：：TP391
1 概述
软件通信体系结构(Software Communication Archi- tecture, SCA)是美军为其无线通信系统制定的顶层规范，代表了目前世界范围内最先进的无线通信系统发展方向[1]，其主要特征体现在软硬件2个方面：硬件上基于高速AD/DA (Analog-to-Digital/Digital-to-Analog converter)，采用软件无线电技术，利用可编程高性能处理器，通过高速接口实现处理器间互联，从而建立通用的硬件平台；软件上采用层次化、组件化设计思想，通过软件平台提供驱动、操作系统、任务间通信、组件化开发与运行环境等分层功能[2]
，以
及波形的安装、部署、卸载等能力，从而满足软硬件分离、良好的软件可移植性、快速的算法设计与系统集成的需要。通过上述技术，最终实现硬件通用化、功能软件化、软件组件化的目的[3]。
SCA 型无线通信系统的2个重要准则是：(1)通过软件无线电技术，实现无线通信系统功能；(2)所有处理采用 SCA 规范所定义的组件接口、通信协议。为实现第(1)个准则，通常采用数字中频方案，在数字信号处理部分完成与AD/DA 采样速率相匹配的高速数字滤波、重采样、频率变换、调制解调、帧同步与位同步、信道编解码、无线组网等工作[4]，对于话音还需实现语音编解码功能；为实现