1        前言

無線通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展推動(dòng)了無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)深入應(yīng)用，針對(duì)能夠滿足軍事應(yīng)用需要的、可快速展開、高抗毀性的移動(dòng)信息系統(tǒng)產(chǎn)生了無線自組織網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)沒有絕對(duì)的控制中心，所有節(jié)點(diǎn)的地位平等，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)通過分布式算法來協(xié)調(diào)彼此的行為，無需人工干預(yù)和任何其它預(yù)置的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，可以在任何時(shí)刻任何地方快速展開并自動(dòng)組網(wǎng)。要實(shí)現(xiàn)這樣的功能，對(duì)無線終端有著很高的要求，根據(jù)這種應(yīng)用需求，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種適合無線網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端硬件平臺(tái)。

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)終端的組成主要有兩部分：移動(dòng)終端硬件平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱硬件平臺(tái)）和主機(jī)。其中硬件平臺(tái)主要由射頻單元、基帶模擬單元、物理層基帶處理單元和MAC層處理單元組成，主要完成基于UTRA-TDD LCR的物理層協(xié)議的數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收以及純無線網(wǎng)絡(luò)的MAC層的數(shù)據(jù)處理功能；主機(jī)部分主要由接口驅(qū)動(dòng)單元、網(wǎng)絡(luò)層處理單元和應(yīng)用層處理單元組成，主要完成網(wǎng)絡(luò)層以及網(wǎng)絡(luò)層以上的處理數(shù)據(jù)處理功能。其中移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)終端硬件平臺(tái)主要完成以下功能：能夠完成射頻信號(hào)的收發(fā)功能；能夠完成基帶模擬、數(shù)字信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換功能；完成物理層基帶處理算法功能；MAC層、路由和主控的全部處理功能。目前實(shí)現(xiàn)該硬件平臺(tái)的方法主要有三種：OMAP＋DSP＋FPGA結(jié)構(gòu)、OMAP＋DSP或OMAP＋FPGA結(jié)構(gòu)以及主機(jī)＋DSP＋FPGA結(jié)構(gòu)。其中OMAP是TI公司以2.5代及第3代手機(jī)為應(yīng)用目標(biāo)推出的開放式多媒體應(yīng)用平臺(tái)，其內(nèi)核采用ARM及DSP相結(jié)合，具有很高的技術(shù)特性，同時(shí)具備支持3G標(biāo)準(zhǔn)。是目前通訊、PDA等廠家開發(fā)智能手機(jī)等通訊終端理想的開發(fā)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

2        移動(dòng)終端硬件平臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案

上述的三種實(shí)現(xiàn)方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)于第一種方案，優(yōu)點(diǎn)是：能夠做成一個(gè)相對(duì)完整的移動(dòng)終端；電路設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)主要有：如果所有物理層基帶處理算法都放到一個(gè)FPGA或者DSP中實(shí)現(xiàn)，那么對(duì)FPGA或者DSP的處理能力的要求則會(huì)非常的高： 開發(fā)難度和復(fù)雜度要求非常高，開發(fā)周期長(zhǎng)。對(duì)于第二種方案，優(yōu)點(diǎn)和方案一一樣，移動(dòng)終端的結(jié)構(gòu)相對(duì)完整；并且采用DSP＋FPGA結(jié)構(gòu)能夠較好的分配物理層基帶發(fā)送和接收算法，大大降低所需DSP和FPGA的處理能力。但其缺點(diǎn)是：對(duì)OMAP芯片的開發(fā)難度和復(fù)雜度依然很高，開發(fā)周期長(zhǎng)；電路板設(shè)計(jì)的難度和復(fù)雜度提高，因?yàn)樯厦娉�了射頻和基帶模擬部分以外，還要有DSP、FPGA、OMAP以及外圍器件。第三種方案，優(yōu)點(diǎn)是：能夠很好的分配物理層基帶算法，大大降低對(duì)DSP和FPGA的處理能力的要求；并且將OMAP的功能放在了主機(jī)上，不僅簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，而且也進(jìn)一步降低了開發(fā)成本和開發(fā)難度以及復(fù)雜度，同時(shí)縮短了開發(fā)周期。但缺點(diǎn)是設(shè)備不夠整體化，移動(dòng)終端將分為物理層收發(fā)設(shè)備和主機(jī)設(shè)備，不便于移動(dòng)。經(jīng)過分析比較，綜合考慮開發(fā)復(fù)雜度、成本等因素以后我們最后決定采用方案三的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

移動(dòng)終端做更具體的設(shè)計(jì)是根據(jù)所確定的總體方案制定的。方案中的結(jié)構(gòu)分為兩部分：一部分是主機(jī)，負(fù)責(zé)MAC、路由和主控等，一部分是物理層收發(fā)設(shè)備。主機(jī)部分無需硬件設(shè)計(jì)，考慮的核心是物理層收發(fā)硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)。經(jīng)過分析，我們將物理層基帶處理算法在FPGA和DSP之間進(jìn)行了分配：FPGA主要完成基帶數(shù)據(jù)接口、AGC處理、基帶發(fā)送、除主徑載頻估計(jì)外的Midamble碼搜索及多徑分離、解擾、解擴(kuò)、RAKE合并以及相關(guān)控制功能的算法實(shí)現(xiàn)；FPGA的配置程序存儲(chǔ)在配置芯片中。DSP主要完成主徑載頻估計(jì)、載頻精確估計(jì)、解速率適配、信道譯碼和CRC校驗(yàn)部分算法實(shí)現(xiàn)。DSP的運(yùn)行程序存儲(chǔ)在FLASH芯片中，啟動(dòng)時(shí)由FLASH將程序加載至DSP。硬件平臺(tái)與主機(jī)之間的接口采用常用的USB2.0的接口方式。具體結(jié)構(gòu)框圖如下：

圖 一：硬件平臺(tái)最終方案框圖

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