ASDL收发器片上系统芯片的设计与实现njg.docx

本文由由v5zzl299qrnnx贡献献 pdff文档可可能在WWAP端端浏览体体验不佳佳。建议议您优先先选择TTXT，或或下载源源文件到到本机查查看。 通 讯讯 与 忠 视视 收 发 器器 片 上 系系统 芯芯 片 的 设设 计 与 实实 现 哈 尔尔 滨 工 程程 大 学 电电 子 工 程程 系（ 吴 国伟 司锡锡 才 杨 莘 元元 ） 深 圳圳 市 中 兴兴 通 讯 股股 份 有 限限公 司司技 术术 中心心 部 （ 栾 心心 芙 李 建 宇宇 ） 摘 描 述述 要 ： 介 绍 了了 非 对 称称 数 字 用用 户 环 路路 收 发 器器 片 上 系系 统 芯 片片 的 蛆 织织 结 构 ， 其 硬硬 件 实 现现 给 出 了了具 体体 对对 知 识识 产 权 离 散散 多频频 音 调 制制 数数 字 信 号号 处 理 子 信信 道 划 分分 算 法 、 离离 散 多 音音 频 调 制制 ） 信 道道 比 特 （ 子子 分 配算 法 、 率 调调 整 、 线线 性 回波 抵 消消 算 法 、 功 非非 自适适 应 关 键键 词 ：非 对 称称 数 字 用用 户 线 片 上上 系 统 非 对对 称 数 字字 用 户 环环 路 （ ）是是 目前前 宽 带 接接 人 网 技 术术 中 最 具具 前 景 及及 竞 争 力力 的 一 种种 。虽虽 然 欧 美美 一 些 先先 进进 国 家在 示 范 网网 上 取 得得 了 成 功功 ，但但 在 当 前前 应 用用 环 境 中中 ， 广 泛泛 应 用 的 要 还还 有 阻 力力 。 主 要要 原 因因 是 系 统 技技 术 较 为为 复 杂 ， 用 集集 成 电 路路 （） 采采 设设 计 方 法法 ， 过 印印 刷 电 路路 板 （ ） 将将 多 芯 片片 集 成 为为 通通 来 系 统统 ， 统 实实 际 性 能能 并 不 理理 想 ， 时时 使 得 设 备备 系系 同 制 作作 成本本 较 高 此 难 以以推 广广 使 用 。采采 用 片上 系 统统设 因 计计 方 法 各 个个 子 系 统统 有 机 地地 集 成 到到 一 个 芯芯 片 上 把 去去 ， 以 很很 好 地 克克 服 多 芯芯 片 集 成成 系 统 所所 引 起 的的 系 统 性性 可可 能问问题 ， 使 真 正正 成 为 一一 种 高 速速 、 成 本本 的 低低 速 接 人人 技 术 。 本 文文 高 介介 绍 收 发 器器 片 上 均 衡衡 算 法 等等 ； 拟 前前 端 核 完完 成 、 转 换换 、 模 线线 路 驱 动动 及 分 离离 器 功 能能 ； 成成 帧 器 核核 完 成 帧 头头 定 位 及及 成 帧 功功 能 ， 其其 中 的 逻逻 辑 电 路路 完 成 编 解解 码 码 与 解解 码 、 编 解解 码 、 织织 与 解 交交 织 和 编 扰 交 解 码码 ；通通 过 模 式式 选 择 本本 设 计 可可 以 工 作作 于 和 两 种 模模 式 下 ；本 芯芯 片 还 提提 供 了 控控 制 通 道道 （ 接 口口 ） 实 现现 对 系 统统 的 管 理理 、 视 和和 调 试 功功 能 设设 计 特 ， 监监 点 ： 模拟 前 端端核 与与 其 他 核核 集 成 在在 一起起 ， 免 了了 线 性 （） 避 驱驱 动 器 件件 中 常 见见 的 四个 电源 至 少少 需 要 三三 个 的情 况 ， 实 系 统统 芯 片 设设 计 ， 出出 了 硬 给 件件 实 现 的的具 体体描 述述 。 收 发 器器 片 上 系 统 芯芯 片 总 体体 设 计 设 计计 的 片 上上 系 统 （ ） 片 芯 如 图图 示 。 中存 储 器器 所所 其 核 采采 用 存 储储 器 核 ， 采 用 的 核 ， 核 选 用用 某 公 司司 的 核 ， 算 法 自自 主 设 计计 开 发 。 核核 完成成 与 核核 、 成成 帧 器 核核 及 各 种种 接 口 的通 信 、 制 、 理 功功 能 ， 控控 管 包括 总 线 接接 口 、 接 口 、 接 口口 及 内 部部 总 线线 的 协 调调 控 制 工工 作 通 过 专用 逻辑模模 块 来完 成 ； 核核 致 力 于于 完 成 收收 发 器 设设 备 中 各 种种 核 心 算算 法 ， 包包 括 图 片 上 系系 统 芯 片片 电电子技术术应 用用 年第第 期期 通 讯讯 与 皂 视视 现 了了 高 效 率率 、 功 耗耗 的 设 计计 。（ ） 在在 局 端 接接 人 复 低低 可可 用用 器 中 直直 接 当作 线 卡卡 来 用 ， 以 提提 供 高 速速 因 特 网网 接 人 服服 务务 。 支支持 所所 有 最 新新 的 （） 标 准准 ， 括 包 、 和和 它 还还 提 供 了了 。 作作 所 需 要要 的 低 开开 销 、快 速 启启 动 和 再再 训 练 功功 能 。 运运 （ ） 通 过过 控 制 口口 提 供 配配 置 和 控控 制 线 的 所所 有 功 能能 ， 轻 主主 机控控 制 器 的的 管 理负 担 。 减 接 口在 发 送送 方 向 包包 括 和 两 种种 信 号 ， 在 接接 收 方 向向 包 括 和 丽 种种 信 号 。 发 送送 方 向 ， 信信 号 经 过过 并 串 转转 换 后 串 在 以 行 方方 式进进 行 传 送送 ， 传 送送 偶 数 比比特 ， 传 送 奇奇 数 比特 ， 后后 在 通 道道 分 类 中中 根 据 外外 部 微 处处 理 器 然 的的 配 置 （ 过 控控 制 接 口口 ） 数 据据 送 人 道 或或 者 通 将将 通 通通 道 。 在在 接 收 方方 向 ，从 【 道 和和 通通 通 芯芯 片 中 的的 典 型 电电 路 设 计计 与 实 现现 成 帧帧 器 设 计计 道 中中来 的的数 据据 在通通 道合合 并 中合 并 为为串 行行数 据据 ， 传 送 偶偶 数 比 特特 ， 传 送送 奇 数 比比 特 ， 再 经 过过 串 并 转转 换 送 到到 接接 口 中 。 其 中中 ， 帧 指指 示 模 超超 块 主 要要 产生生 指示示 超 帧 的的 信 号 （ 括 接接 收和和 发 进 方方 向 ） 包包 ， 和和 是是 字 节 数数 据 有 效效 信 号 ， 信 号号 是 数 据据 成 帧 器器 完 成 用用 户 数 据据 接 口功 能 。用用 户 数 据据 接 口 将将 接 收 的的 接接 口 或 者者 接接 口 数 据据 分 为 快快 速 通通 道 和 交交 织 通 道道 ， 者 将将 快 速 和和 交 织 通通 道 的 数数 据 送 人人 或或 口口或 者者 接接 口 。用 户 数数 据 接 口口分 为为 接 收 方方 接接 向向 和 发 送送 方 向 两两 个 部 分分 ， 送 方方 向 是 由由 芯 片 外外 向 芯 片片 发发 内 处处 理 数 据据 包 括 数 据据 （ 所 接接 口 ） 数 、 据 ，将其其 组 成 为为 超超 帧 并并 分 为 交交 织 通 道道 和 快 速速 通通 道 ； 收收 方 向 是是 将 交 织织 通 道 和和 快 速 通通 道 的 数数 据 通 过过 接接 解 帧 等等 变 换 发发 送 出 去去 ， 也 分分 为 接 口口 数 据 、 一一 山 数 据据 。 其 大大 致 的 结结 构 如 图图 所所 示 。 超 帧帧开 始始 信号号 信信 号 是 超超 帧 时钟 ： 根根 据 协 议 可可 以 知 道道 接 口每 个 字字 节 数 据据 都 是 由由 一个个 时 钟 周周 期 来 传传 送 的 ，所所 以传传 送 一 个个 信 元 可可 以用用 个 时 钟 周周 期 。 发发 送 方 向向和接 收 方方 向的的 同 步 时时 钟信信 号 都 是是 在在 由 层 发发 出 的 ， 可 以以 把 他 们们 看 成 是是 异 步 时时 钟 。 从从 接接 口进进 人 芯 片片 的 数 据据 首 先 通通 过 地 址址 译 码 ， 选 择择 发 送 的的 端 口 地地 址 ， 后后 由 发 送送 控 制 器器 控 制 从从 然 接接 接 口 和和 接 口 图 用 户 数数据 接接 口 电电子技 术应用用 年年 第 期 四通工工控 软软起动器器经销商商 （ ） 通 讯讯 与 电 视视 口来 的数 据 ， 它 们们 存 人 发发 送 缓 冲冲 ， 后 到到 信 元 速速 率 将 然 接接 口控控 制 器 。 信 元元 速 率 控控 制 器 模模 块 的 功功 能 为 ： 当 层 发送 的信 元 速速率 小小 于 的 下下 行 传 送送 数 据 速速 率率 时 ， 元元 速 率 控控制 器器 就 插入 一 些些 空 信 元元 来 使 两两 者 的 信 数数 据 速 率率 匹 配 。 生 成成 模 块 的的 功 能 ：处 理理 信 元 的的 ， 高 出出 现 滑码 时 的的信 元元定 界界 能 力 。在在 处 理信 元 提提 的 过 程程 中 ， 果果 发 生 错错 误 ， 以以 将 错 误误 发 生 次次 数 如 可可 在接接 收误误 码 计 数数 器 中记 录 下下来 ， 于 以以后 的的性 能能 监 测 用 中中 。信信元 加加 扰 模 块块 的功功 能 ： 止止 在信信 元 负 荷荷 中 出现 与 防 相相 同 的情况况 。帧帧适 配配模 块块 的功功 能 ： 信信 元 数 据据 流 将 整整理 成成 适 于 超超 帧 数 据据 结 构 一 方方 面实实 现 同 步步 ， 可 以 通通 过 插 入入 或 者 删删 除 、 来 实 现现 帧 的 同同 步 。 在 中 可可 以 通 过过 填 充 字字 节 、 来 实 现现 。 如 果果 发 送 时时 钟 稍 快快 一 点 ， 把 固固 定 的 字字 节 数 用用 完 ， 时时 将将 这 可 以以用 、 来 传 送送 数 据 。如如果 发发送 时时 钟 稍 慢慢 一 点 ， 固固 定 的 字字 节 数 将将 不 会 被被 用 完 ， 这 时时 候 可 以以 不 用 、 字字 节 。 种种 过 程 可可 以 通 过过 中 的的 同 步 指指 示 这 信 号 （ 来 表 示示 ， 外 部部 微 处 理理 器 来 处处 理 。 帧帧 适 配 模模 ） 由由 块 的的 另 一 方方 面 功 能能 是 可 以以 提 取 、 、 子 节 。并并 等 个个 子 信 道道 分 配 一一 定 的 比比 特 数 ， 可 以以 参 考 比比 特 分 配配 表 这 格 （ 韧 始始 化 时 计计 算 出 来来 ， 放 在在 缓 存 之之 中 ） 在 存存 。 在 接接 收 方 向向 ， 调 制 模模 块 来 的的 数 据 进进 入 比 特特 从从 解 配配 ， 对 数 据据 再 经 过过 块 之 后后 进 模 入 接接 收 然 后后 进 入 ， 解 码码 模 块 ， 发 现现 错 误 时时 当 将 误 码码 计 数 器器 加 计计 数 结 果果 将 用 于于 性 能 。从从 ， 解 码码 出出 来 的 数数 据 经 过过 解 扰 后后 ， 人 组组 帧 模 块块 ， 这 个个 模 块 送 在在 中 ， 各各个数据据帧组台台 成超超帧 ， 后将 数据进进行 将 然然 校 验 ， 后 送送到 用用 户 数据 接 口口。 最最 调 制 电电 路 设 计计 调 制制 是 收 发发 器 片 上上 系 统 芯芯 片 中 的的 重 要 串转换换 模 块 的的 功 能 ： 数据据 流进进 行 并 串串 转 换 后后 送人人 通 将 道 分分 类 模 块块 。 通 道道 分 类 模模 块 的 功功 能 ： 奇奇 数 和 偶偶 数 的 将 串串 行 数 据据 流 台 并并 成 一 列列 数 据 流流 ， 根 据据 接接 口 的 信 号号 或 者 外外 部 微 处处 理 器 的的 配 置 （ 制 接接 口 中 的的 控控 寄 存 器器 ） 人 道 或或 者 通 道道 。 需 要要 指 出 送 通 的是 接 收收方 向向与 发发送 方方 向数数据 流流 向相相 反 ， 再再解 释释 。 不 数 宇宇 接 口 设设 计 模 块块 之 一 ，主主要 完完 成 数 据据 在 每 个个 子信信 道 上 的的 调制制 ， 它 的好 坏直 接 关关 系 到 收 发发 器芯芯 片性性能 的的好坏 。 中大大部分 的计算算都通 过 来来完成 ， 如 、 、 、 星星 座 编 码码 和 解 码码 、 码码 和 解解 编 码 等等 功 能 ： 的的 联 系 主主 要 通 过过 数 据 和和 程 序 地地 址 总 与 线 来 完完 成 。 调调 制 模 块块 大 致 框框 图 如 图图 所所 示 ： 在 发发 送 方 向向 ， 数 字字 接 口 来来 的 数 据据 流 已 经经 是 每 个个 从从 子 信 道道 的 比 特特 分 配 流流 ， 种 数数 据 流 在在 星 座 编编 码 模 块块 中 这 进 行行 星 座 编编 码 ， 频频 域 的 比比 特 流 信信 号 转 换换 成 时 域域 的 星 将 座座 平 面 上上 的 复 数数 （ 信信 号 ， 后后 进 行 调 ） 然然 制制 。 这 时时 候 可 以以 选 择 编 码 （ 维 格格 状 调 制制 ） 用 四 ， 以 产产 生 冗 余余 比特特 来 增 强强 发 送 的的 可 靠 性性 然然 后 将 经经 过 星 座 编编 码后后 的数数据 存存 人 发 送送 缓 冲 。由由 于信信 道失失 真 或 者者 其 他 的 原原 因 ， 缓缓 冲 出 来来 的 数 据据 在 频 率率 和 相 位位 上 都 与与 主 从 时 钟钟 频率率 和 相 位位 不 匹 配配 ： 所 以以 为 了调 整 这这 种 不 匹匹 配 ， 从 缓 冲冲 出 来 的的 数 据 先先 经 过 频频 率 调 整整 和 增 益益 微 调 （ 。 频 率率 调 整 是是 调 节 发发 送 频 率率 ， 证 发发 送 频 率率 和 ） 保 理理 想 频 率率 的 一 致致 ， 是是 调 节 每每个 子子 载 波 上上 的 增 益益 稀 疏 。 然然 后 再 进进 入 快 速速 傅 立 叶叶 逆 变 换换 （ ， 频频 域 的 将 ） 根据 协 议 要要 求 ， 字字 接 口 主主 要 将 信信 道 中 的的 快 数 速和 交 织织 的 数 据据经 过过 扰 码 、 编编 码 后 形形 成 可 以以传送 的 数数 据 。 大大 致 框 图图 如 图 所 示示 在在 发 送 方方 向 ， 用用 户 数 据据 接 口来 的 （ 车 ） 从 快快 通 道 和 （ 织织 ） 道 的的 数 据 先先 分 别 进进 行 校 交 通 验 ， 后后 进 入 解解 帧 模 块块 ， 这 个个 模 块 中中 ， 超 帧帧 分 解 为为 然然 在 将 个 一一 个 的数 据 帧帧 ， 人缓 冲 中中 。然然 后 对 存存 和 数 据 分分 别 进 行行 加 扰 ， 种 加加 扰 是 对对 每 个 数数 据 帧 进进 这这 行加加 扰 ， 扰扰后 的的数 据据 进 入 加 编 码 模模 块 ， 后后 进 入 发发 之之 送 对 于于 。 数 据据 ， 发 送送 出 来 以以 后 就 从 进进 行 交 织织 处 理 ， 后 将将 两 种 数数 据 进 行行 比 特 分分 配 ， 每每 然然 对 一 符 号号转 换换 成 时域 的信 号 ，送送人 发发 送 缓 冲冲之 中中 ， 最最 后后 送 人 模模 拟前前 端 接 口口。 在 接 收收 方 向 ， 模 拟拟 前 端 接接 口来来 的 数 据据 是 经 过过 时 从 域 均均衡 （ 以以后 的的 ， 些 数数 据 首 先先 进 入 接接 收 缓 冲冲 ， ） 这这 之 后后 进 入 快快 速 傅 立立 叶变变 换 （ 丌丌 ） 将 时时 域 的 信信 号 ， 转 换 成成 频域域 的信信 号 （ 点 ） 然 后后 在 频 域域 均 衡 （ ， ） 和和相 位位 调 整模 块 中中消 除除 相 应 的的干 扰扰 ，送送人 接接 收 缓 冲冲 之 后 进进 行 星 座座 解 码 ，从从 而 将 星 座座 平 面 的的 复 数 点点 转 换 为 比比 特 流 。 如 果果 接 收 的的 数 据 使 用用 了 编 码码 ， 那 么 在在 星 座 解解 码 后 的的 数 据 将将 再再 通 过 解 码 模模 块 之 后后 ， 人数 字 接接 口。 送 在第第 个 子 信信 道 中 传传 送送 的时时 导 频信 号 ，在在 发 送 和 接接 收 方 向向 都 是 通通 过 图 数 字 接接 口框框 图 数 字 锁锁 相 环 来来 保 证 电电子技 术应 用 年年第 期 遁 讯讯 与 电视 时 量量 ： 、 譬 着。 喜喜 譬譬譬 重条条 轰 篙 、 蓁蓁 。 焉 置 、 嚣嚣 时譬 翌 兰 笔笔 嘉 茎茎 南 言 麓麓 主处处 ” 薹薹 件萎 譬譬 蒿 差 ； 墨 蹇 墨 譬譬 嘎嘎的 要 耋 功 主 辜辜 ？ 、 快快主 曼曼 耄差 要要 蠢蠢 ” 。 曼要要 妻 ： 霪 发发 鍪 传传 号 试试 难 较 。 片 试 【术 度 大大芯 测 没没 技 露 耄耄 抽抽 备 则则 样样 ： 圣 要 利 是 磊 磊磊茹 。 轰 ： 产产 内 的 需需 钟 其 中中内部所所需 时时钟 包包括 ： 。 ； 八 ¨” 生生部所时时 曼 源 ？ 钟 蓄 里术 川 ； 。 ， ： ， ， 。 。 1本文文由v55zl229qrrnx贡贡献 pdff文档可可能在WWAP端端浏览体体验不佳佳。建议议您优先先选择TTXT，或或下载源源文件到到本机查查看。 通 讯讯 与 忠 视视 收 发 器器 片 上 系系统 芯芯 片 的 设设 计 与 实实 现 哈 尔尔 滨 工 程程 大 学 电电 子 工 程程 系（ 吴 国伟 司锡锡 才 杨 莘 元元 ） 深 圳圳 市 中 兴兴 通 讯 股股 份 有 限限公 司司技 术术 中心心 部 （ 栾 心心 芙 李 建 宇宇 ） 摘 描 述述 要 ： 介 绍 了了 非 对 称称 数 字 用用 户 环 路路 收 发 器器 片 上 系系 统 芯 片片 的 蛆 织织 结 构 ， 其 硬硬 件 实 现现 给 出 了了具 体体 对对 知 识识 产 权 离 散散 多频频 音 调 制制 数数 字 信 号号 处 理 子 信信 道 划 分分 算 法 、 离离 散 多 音音 频 调 制制 ） 信 道道 比 特 （ 子子 分 配算 法 、 率 调调 整 、 线线 性 回波 抵 消消 算 法 、 功 非非 自适适 应 关 键键 词 ：非 对 称称 数 字 用用 户 线 片 上上 系 统 非 对对 称 数 字字 用 户 环环 路 （ ）是是 目前前 宽 带 接接 人 网 技 术术 中 最 具具 前 景 及及 竞 争 力力 的 一 种种 。虽虽 然 欧 美美 一 些 先先 进进 国 家在 示 范 网网 上 取 得得 了 成 功功 ，但但 在 当 前前 应 用用 环 境 中中 ， 广 泛泛 应 用 的 要 还还 有 阻 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