一种带有自适应纠错功能通信射频模块控制电路.docVIP

一种带有自适应纠错功能通信射频模块控制电路引言 随着通信系统的进步，射频模块和基带之间的数据速率大幅度提高[1]，控制射频模块的基带信号包含AGC(自动增益调节)、APC(自动功率调节)和AFC(自动频率调节)等信息。上述的增益、功率和频率信息都是低误码率通信的基础。 传统解决误码率主要为两种方式：前向纠错码(FEC)或自动重传请求算法(ARQ)，FEC算法会占用相当大的带宽；ARQ算法不会占用额外带宽，但是会因为数据重传请求及响应过程造成较大的时延[2]。其他算法，包括CRC校验算法[7]等，也有较为广泛的应用。 一个无线终端系统可分为3个部分：通信基带模块(以下简称 CBM)，射频模块控制电路(以下简称CRMCC)和通信射频模块(以下简称CRM)。如图1所示，CBM负责信源编码和信源解码，CRMCC接收CBM的基带控制信号(以下简称BCS)，生成射频模块控制信号(以下简称RFCS)，以RFCS控制通信射频模块(CRM)，并且向CBM返回信号接收回馈信息(以下简称SRCFM)。而射频模块(包括天线)在RMCS的控制下，接收基带传输的通信数据，负责信道编码与信道解码。 BCS信号的错误模型分析及常见纠错算法 一个标准的SPI时序信号[3～7]如图2上半部分“正常SPI信号示意”所示，其中的DATA信号为最高有效位(以下简称MSB)优先传输，其中“原始DATA信号”电平所传输信号为8位二进制数据0以十六进制表示为0x2B，以十进制表示为43)。 如图2下半部所示，相对于同样质量的DATA信号，由于CLK信号和～CS信号的错位(相对DATA信号)，最高位的“0”没有被采样，由于DATA信号在其他时间保持在高电平，最后的采样结果为8位二进制数据0以十六进制表示为0x57，以十进制表示为87)。如果此数据用来控制射频信号增益(功率)，则数据从43误传为87，对于功率信号，其增益将增加约15848倍( )，这将对通信系统将造成非常严重的影响。 由于移动通信尤其是高速移动通信的特点，随着终端和基站之间的距离和噪音因素的快速变换(进出树木或水泥建筑)，AGC、APC和AFC参数都需要高频率的修正设置。对于上述出现的传输错误和信号数值跳变，CRMCC必须做出及时而正确的反应。为解决基带和射频模块之间的误码问题，当前主要采用两种算法：FEC算法[1～4]与ARQ算法[2]。 ARQ算法有三种典型技术：停止等待方式(SW-ARQ)、回退N步方式(GBN-ARQ)以及选择重传方式(SRARQ)等。其中GBN-ARQ及SR-ARQ在一般环境下工作得相当好，但应用于射频控制模块尤其是下一代移动通信中时，收发切换的小时间间隔(LTE系统中为5ms)使得等待回传数据很难实现，也限制了ARQ算法在未来应用中的实现[5]。 常见的FEC算法包括卷积码、Turbo码、LDPC码和RS码等。上述FEC码在实际实现中使用的码率通常为1/2、3/4等，也即其码率为原始码率的200%和133%，都需要占有大量额外的带宽，对于信道有限的通信射频控制模块，亦较难实现[5]。 一种带有自适应纠错功能的通信射频模块控制电路 为解决上述射频通信控制电路的误码问题，我们提出了一种带有自纠错功能的通信射频模块控制电路(CRMCC)。如图3所示，本文提出的CRMCC在结构上包括：信号接收单元(以下简称SRU)、信号接收情况反馈单元(以下简称SRSFU)、信号阈值控制单元(以下简称STCU)、信号数值滤波单元(以下简称SVFU)、控制数值存储单元(以下简称CVSU)、控制信号生成使能单元(以下简称CSGEU)和控制信号生成单元(以下简称CSGU)。 在下文中，我们将首先介绍本文提出的CMRCC架构中的各组成部分，然后对本文所提架构的处理流程做出介绍。 信号接收单元(SRU)内部包含相应基带控制信号相应波形的解码电路，对输入的基带控制信号进行接收并传递给SRSFU。信号接收情况反馈单元(SRSFU)对信号接收单元的接收情况进行监控，并将信号数值传送给STCU，SRSFU同时接收来自STCU的信息(数值超出阈值信息)并反馈给基带。 信号阈值控制单元(STCU)接收来自SRSFU的信号数值，单元内有初始化的阈值信息(包括信号数值比较阈值和信号误差计数阈值)、信号误差计数寄存器和数值缓存寄存器和比较单元。STCU在每次接收到有效数据后都会判断当前数据是否使能，并通知CSGEU。此外，信号阈值控制单元还接收从SVFU写入的滤波后数据存入缓存，以待下一次收到有效信号时与之对比。 数值信号滤波单元(SVFU)接收STCU传送的数据，单元内部有滤波器单元。滤波器单元包括固定或可配置的系数单元。每次ST