基于ml2724和dsp的2．4ghz快速跳频系统设计

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1、基于ML2724和DSP的2．4GHz快速跳频系统设计

2、第1...关键词：跳频技术扩频通信无线局域网ML2724DSP2．4GHz是无线产品开发使用最为广泛的公用频段。目前很热门的技术话题——无线局域网的802．11标准就是采用2．4GHz这段频段。针对无线局域网，最大的争论便是其安全性和稳定性，国内外诸多文献指出：除了在无线局域网中采用更佳的密钥机制，应该广泛使用扩频和跳频等技术，增加其在无线信道上的稳定性和安全性。比较无线局域网中采用直接序列扩频和跳频两种方式的性能，可以得出：在无线局域网中采用跳

3、频方式更佳。目前，对于跳频系统的设计通常采用CPLD+FPGA+DSP协同频率合成器实现，这样既增大了系统的体积，更导致系统的成本很高。本文介绍了基于高性能、低成本的ML2724和DSP的2．4GHz快速跳频系统设计。由于ML2724集成了可编程频率合成器、正交调制器和各种滤波器，并具有方便的控制接口，这样既可以减小体积，又可以降低成本；详细介绍了信道的分配和PN码的设计，以及跳频同步问题，并给出了部分软件实现的流程图。图11ML2724简介ML2724是MicroLinear公司的一款高性能的广泛应

4、用于2．4GHz快速跳频通信系统的单片集成收发芯片，它集成了本振、抗镜像Ⅳ滤波器和基带低通滤波器、限幅器、数据判决器，并且自带了一个可编程控制的频率合成器，具有同步指示和与基带处理相接的各种端口。它具有以下主要特点：(1)能够完成2．4GHz通信系统的收发功能的集成单芯片；(2)信道间隔为2．048MHz，具有80个信道；(3)完全集成了所有的Ⅲ滤波器和数据滤波器；(4)灵敏度为-90dBm；(5)内部集成了完整的1．6GHz的频率合成器；(6)作为FHSS发射，能够达到1600跳／秒；(7)可以利用

5、一个3线的接口可编程控制PLL；(8)具有模拟接收信号强度指示(RSSl)；(9)在2．4GHz时，传输距离10m～1000m，传输速度可达1．5Mbps；(10)可以应用于TDD和TDMA通信系统中。其内部原理框图如图1所示。图22系统的组成原理与设计2．1系统的组成原理笔者设计的2．4GHz快速跳频系统的组成原理如图2所示。系统主要由ML2724和DSP完成，该系统能达到1600跳／秒。如果跳频图案为正交排列，本系统的跳频点数最大可以为80个，非正交排列则为40个，在跳频带宽范围内，跳频间隔为1．

6、024MHz，中心频率为2．4GHz，跳频处理增益分别为16dB(正交)、16dB(非正交)；DSP完成基带信号的编解码处理、跳频同．步控制、收发控制，以及跳频同步信息的提取和语音编解码器的控制。语音编码可以采用AMBE2000实现，也可以采用MC3518实现CVSD的语音编码。下面将探讨跳频信道的分配、跳频图案的设计，以及跳频同步问题。2．2跳频信道的设置如果按ML2724内部的分频点规则，邻近频率间隔不重叠(非正交排列)，系统的跳频点数最多只能有40个频点，由于跳频点数太少不能满足系统抗干扰指标，

7、所以本系统中采用了相邻频点间正交排列方式，如图3所示。即允许发射频率的间隔重叠，间隔为1．024MHz，虽然正交排列与常规排列方式的系统带宽相同，但是跳频点数增加了一倍，跳频处理增益获得3dB的提高。2．3跳频图案和序列的设计由于受系统工作频点的限制，频点只能在80个(正交排列)的频点中伪随机地选取。从跳频系统性能上讲，系统对跳频图案的产生和性能有如下要求：(1)跳频图案的周期性应足够长，线性复杂度应足够大，以达到高保密度的性能和强的抗破译性；(2)同一网内各用户间的跳频图案的互相关性能要好，跳频图案

8、的自相关性能也要良好，以减小因碰撞带来的信噪比损失；(3)具有较好的随机性，使其不易被他方捕获和解密；(4)各频点在频带内均匀分布，以增强抗干扰性能；(5)跳频指令码的数量要多，可更换，以便多网使用，这样可进一步提高系统的抗截获性。从国内外资料和研究来看，跳频图案的构造通常采用m序列、M序列、Gold码和钟控码等产生。这些码各有优缺点，其中钟控码性能最好且数量多；非线性码相关性能较好、编码复杂度高、难于破译，但结构复杂，挑选码比较困难；Gold码数量多，周期长，具有三值互相关性；RS码相关性好，但周期

9、短；M序列也属于非线形码，其数量虽多，但相关性差；m序列相关性能好，实现简单，但数量少。综合各方面的因素，笔者采用了理论研究最完备、易于产生的m序列，并通过非线性变换的方法，增加序列的复杂度，并使其非线性化、具有优良的自相关和互相关性能。A．Lempl和H．Greenberger于1974年提出了具有最佳汉明相关性能的跳频序列簇的构造模型，它是基于有限域GF(P)上的n级m序列发生器。以发生器的众个相邻级(k≤n)与某个k项逐项模P相加后，去控制频率合成