一种用于无线通信的高速数字信号一体化处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于无线通信的高速数字信号一体化处理装置，硬件部分包含5个中频模拟信号接入装置及对应的5块中频信号高速数据处理板卡、一个高速数据转换与射频发射装置及相应的射频高速数据处理板卡、高速互联底板、电源模块、主板、时钟管理装置，射频高速数据处理板卡与中频信号高速数据处理板卡中的FPGA通过rapidIO互联构成3×5+2的FPGA阵列，并且各个板卡之间的FPGA能够互相调用，进行资源共享，并通过高速互联底板利用CPCI-E与主板通信，并完成相应的高速数据采集及射频信号发射，软件部分对整机进行配置控制与管理。本发明专利技术能够完成无线通信收发的一体化操作，克服设计中的技术瓶颈，具有运算能力强、运用范围广、工程应用性好等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于无线通信的高速数字信号一体化处理装置
本专利技术属于无线通信
具体涉及一种用于无线通信的高速数字信号一体化处理装置。
技术介绍
随着科技的发展，无线通信技术已经广泛应用中人们的日常生活中，而软件无线电技术的出现使得无线通信进入到数字信号处理的时代。针对民用卫星通信、雷达信号处理以及其他高速数据处理等技术要求高、处理速度快的应用场合，国内国外市场上的用于无线通信的数字信号处理平台已经不能满足要求。同时很多应用中要求处理的接收与发射的信号带宽更宽、用户可以进行开发与验·证自己的无线通信数字信号处理算法的该高速数字信号处理平台，这些算法包括进行多节点(多节点指32000以上)的FFT运算、调制、解调、 同步、纠错等海量数据的高速处理。总体而言，国内外同类产品存在以下缺点数据采集带宽及处理带宽不够；数字接收机上的高速A/D、D/Α芯片不能达到最大利用，很多数字收发机中的处理芯片速度跟不上这些高速A/D、D/A芯片的最高速度，即这些A/D、D/A芯片在最高速度转换时，处理芯片不能达到这个速度；很多平台的高速A/D、D/Α芯片速度虽然达到了，但是其转换精度不能达到令人满意的精度；很多平台资源不够，无法实现调制、解调、同步、FFT等关键的信号处理功能，限制了产品的应用范围；现有的处理平台在功耗、工程实用性等方面存在不足。中国专利文献库公布了一种名称为《基于软件无线电滤波的无线传输配置及其方法》(专利申请号201010157147. 3)的专利技术专利申请技术，该专利技术专利申请技术公开了一种无线通信
的基于软件无线电滤波的无线传输装置及其方法，装置包括射频发射器、射频接收器、发射数字信号处理模块和接收数字信号处理模块，其中发射数字信号处理模块与射频发射器相连传输数字信号，射频发射器与射频接收器无线相连传输无线模拟信号，射频接收器与接收数字信号处理模块相连传输模拟信号。本专利技术采用基于EMD的滤波预处理方法，考虑到无线信号的特点，在接收天线接收到信号之后采用EMD方法将信号中遍布所有频段的噪声滤除，在保证滤波精度的同时也保证了无线信号传输的可靠性，效果非常好，能够应用于工业无线通信的滤波方案，为工业无线通信的广泛应用奠定基础。其不足之处在于该专利技术专利申请技术不能进行无线通信的高速数据处理，Α/D数据采集可能会出现速度上或者数据处理上的瓶颈，无法实现大规模的高速调制、解调、同步、FFT等关键的信号处理功能，无法组成一个高速处理阵列从而不能在关键时刻实现对关键信号的综合优化处理，其功耗和工程实用性不强。
技术实现思路
为了解决现有技术中的不足，提供一种用于无线通信的高速数字信号一体化处理装置，其体积适中、功能强大、适用范围广、工作性能可靠、高速信号处理效果好、能有效的解决国内外同类产品的高速数据处理速度瓶颈、应用范围窄、资源不足等方面的缺陷和不足。本专利技术的用于无线通信的高速数字信号一体化处理装置，分为硬件和软件两部分，硬件部分包含五个中频模拟信号接入装置以及分别对应的五块中频信号高速数据处理板卡、一个4/8GHz高速数据转换与射频发射装置及相应的射频高速数据处理板卡、高速互联底板、电源模块、主板、时钟管理装置，时钟管理装置对输入的IOOMHz时钟进行倍频等相应处理后分别给五个中频模拟信号接入与采集装置及一个4/SGHz高速数据转换与射频发射装置供应相应的时钟信号，五个中频模拟信号接入与采集装置把采集到的中频信号数据传给相应的中频信号高速数据处理板卡，而中频信号高速数据处理板卡插在高速互联底板上，电源模块、主板及射频高速数据处理板卡也插在高速互联底板上，射频高速数据处理板卡控制4/SGHz高速数据转换与射频发射装置进行射频信号的产生与发射；软件部分包含主板中的驱动程序与上层处理应用程序，及FPGA内部的高速信号处理程序，FPGA内部的高速信号处理程序主要完成FPGA内部的采集或者需要发射信号数据的高速处理，主板中的驱动程序主要完成与六块处理板卡的通信与配置，主板中的上层处理应用程序主要对处理卡中的数据进行一个整体的分配与管理。本专利技术的所有板卡以及电源均用铝制金属腔体进行包裹，以防止信号串扰等问题的发生，特别是高频信号的影响以及模拟与数字部分的互相干扰，同时还可以对板卡进行散热和加固。本专利技术的中频模拟信号接入与采集装置包含中频信号输入接口、Α/D转换器，中频信号输入接口以300MHz为中心频率，带宽为200MHz ；A/D转换器的采集频率为400MHz， 14bit并行数据输出，还可以把一个中频输入信号分给这五个接口。本专利技术的4/8GHZ高速数据转换与射频发射装置包含一个能够 实现4GHz或者8GHz 采样的D/A转换器、射频发射装置，其中射频发射装置的带宽为200MHz，利用该高速采样处理器产生一个高达2G/4GHZ频率的载波信号，产生这些信号的数据是通过射频高速数据处理板卡中的一个射频信号数据处理FPGA处理，然后利用与4/SGHz高速数据转换与射频发射装置的接口发送给相应的4GHz或者8GHz采样的D/Α转换器。本专利技术的中频信号高速数据处理板卡为6U板卡，包含中频信号高速数据预处理 FPGA、高速数据处理FPGA及综合处理FPGA，中频信号高速数据预处理FPGA、高速数据处理 FPGA型号都为Xilinx公司VIRTEX6系列XC6VSX315T1759，综合处理FPGA型号为VIRTEX5 系列XC5VSX155T1136，三个FPGA之间具有一百三十个直连10，一百根IO可以工作中 200MHz频率，即三个IO之间的数据带宽为20Gbps，在需要的时候可以把数据传输速度提升到250MHz ;相邻中频信号高速数据处理板卡中频信号高速数据预处理FPGA有两组rapid IO相连，相邻中频信号高速数据处理板卡高速数据处理FPGA有两组rapid IO相连，综合处理FPGA之间也利用两组rapid IO相连,这些rapid IO都是通过本身板卡的接口经过底板相连接的，总带宽达到6. 25Gbps ;综合处理FPGA与底板接口为CPC1-E2. 0，为四通道，每通道速度为5. OGbps，总共数据带宽为16Gbps。本专利技术所述的射频高速数据处理板卡为6U板卡，包含一个综合处理FPGA及一个射频信号数据处理FPGA，这两个FPGA之间也采用一百根可以工作中200MHz频率的10，其数据带宽可以高达20Gbps，在需要的时候可以把数据传输速度提升到250MHz，综合处理 FPGA型号为Xilinx公司VIRTEX5系列XC5VSX155T1136，利用其四通道的CPCI—E2. O接口与底板相连，此处数据总带宽为16GBps，该FPGA与与第一块中频信号高速数据处理板卡与 最后一块中频信号高速数据处理板卡上的综合处理FPGA利用两组rapid IO相连，总带宽 达到6. 25Gbps ;射频信号数据处理FPGA的型号为Xilinx公司VIRTEX6系列XC6VSX475T， 该FPGA与第一块中频信号高速数据处理板卡与最后一块中频信号高速数据处理板卡上的 高速数据处理FPGA利用两组rapid IO相连，总带宽达到6. 25Gbps。本专利技术所述的高速互联底板上具有六片CPC1-E插槽，还有每个插槽对应的板卡 的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于无线通信的高速数字信号一体化处理装置，其特征在于：所述的装置包含硬件部分和控制软件，硬件部分中的时钟管理装置（47）、主板（48）、中频信号高速数据处理板卡I～V（36、37、38、39、40）、射频高速数据处理板卡（41）、电源模块（49）通过相应的接口分别与高速互联底板（42）连接，时钟管理装置（47）对输入的时钟进行处理后为中频模拟信号接入装置I～V（7、8、9、10、11）、高速数据转换与射频发射装置（12）、中频信号高速数据处理板卡I～V（36、37、38、39、40）、射频高速数据处理板卡（41）提供相应的时钟信号；中频模拟信号接入装置I～V(7、8、9、10、11)接收中频信号并采集，然后把采集的数据送给各自对应的中频信号高速数据处理板卡I～V(36、37、38、39、40)处理，均通过CPCI?E总线把数据信息输送到主板(48)，主板（48）通过CPCI?E总线把要发射的数据输送到射频高速数据处理板卡(41)处理，然后通过高速数据转换与射频发射装置（12）产生射频信号并发射，电源模块（49）产生各个板卡需要的电源通过高速互联底板（42）送给各个板卡；控制软件包含设置在主板（48）的CPU中的驱动程序与上层处理应用程序，分别控制中频信号高速数据处理板卡I～V（36、37、38、39、40）、射频高速数据处理板卡（41）的通信与配置、数据的整体分配与管理；设置在中频信号高速数据处理板卡I～V（36、37、38、39、40）、射频高速数据处理板卡（41）中的FPGA芯片内的高速信号处理程序，高速信号处理程序主要完成数据采集或者需要发射信号数据的高速处理。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：严发宝，王能，梅勇，陈刚，李彦平，陈航，周勇，
申请(专利权)人：绵阳市维博电子有限责任公司，
类型：发明
国别省市：