采用Xilinx Zynq+AD9363(AD936*)平台进行硬件设计,该平台基于软件无线电架构,采用紧凑型结构设计,可自定义硬件平台,模块化软件接口,可灵活支持各种频段和定制各类接口,实现基带射频及TDD功放一体化设备的小型化和通用化。
硬件部分分为基带、射频功放、电源和接口四个部分。其中基带提供对零中频信号处理,射频模块负责将射频信号进行放大和滤波处理;电源模块负责给所有硬件电路进行稳压直流供电,分散在不同模块里;接口模块负责按照需求设计不同外设接口。
基带硬件分为模拟基带部分和数字基带部分,其中模拟基带部分主要完成IQ信号的调制、解调,AD/DA转换及滤波处理,辅助和控制信号的处理。数字基带部分由含FPGA、ARM的Zynq构成,并包含DDR、FLASH等存储介质,主要完成数据处理、功能控制和多媒体应用等功能。
基带模块的主要功能和性能指标如下:
(1) 支持基带带宽2.5、5、10MHz动态可调,步进≤125KHz;
(2) 支持2T2R;
(3) 支持空口频段范围为:300MHz~3000MHz;
(4) 可支持2路10M/100M自适应网口;
(5) 同步时钟,1PPS路输入
(6) 可支持1路RS232接口;
(7) 可支持1路485串口;
(8) 可支持1路422串口;
(9) 可支持面板指示灯。
射频硬件主要包括接收链路、发送链路两部分;主要实现基带信号和空口信号之间的频信号放大、滤波等功能。射频硬件的主要功能和性能指标如下:
(1) 频率范围:1350MHz~1450MHz;
(2) 发射功率:33W*2大功率;
(3) 发射增益:>45dB;
(4) 带肩:≤36dBc;
(5) 接收NF:≤4dB;
(6) 接收增益:≥12dB。
电源模块主要负责对基带、射频和接口等硬件模块提供稳压输出和完成电压转换等需求。电源模块的主要指标如下:
(1) 支持输入12~32VDC;输出+5V,+24V电压;
(2) 支持防反接、过流过压保护功能。
接口模块为整机提供不同的外设接口和输出。为实现预期目标,接口模块需要灵活支持各种类型的功能接口。接口模块功能和技术指标如下:
(1) 10M/100M自适应以太网口,2个;
(2) 同步PPS时钟,1个
(3) RS232串口,1个;
(4) 422串口,1个;
(5) 485串口,1个;
(6) 链路指示灯,1组。
软件平台主要需要实现以下功能:
a) 通信体制:点对点、点对多点通信;
b) 网络容量:≥16个;
c) 通信距离:通视条件下,两点间大通信距离不小于≥5km(4000kbps,数传成功率不小于95%);
d) 传输速率:大传输速率双向27Mbps;串口速率9.6~115.2Kbps可设;
e) 组网性能:
l 网络初始构建时间(建网时间)≤30s;
l 网络终端节点成员可随时加入或者退出,部分节点失效或退出不影响网络其他节点成员通信,节点成员动态入网时间≤5s。
f) 网络传输性能:
典型全联通网络(16个节点),点对点和点对多点传输时延≤20ms;
g) 动中通性能:支持120km/h相对速度下的稳定通信。
h) 组群能力:100MHz工作频谱范围内,支持≥5(5MHz调制带宽)组分配频谱资源工作,点对多点支持3(10MHz调制带宽)组分配频谱资源工作;