基于ML2724和DSP的2．4GHz快速跳频系统设计

    关键词：跳频技术 扩频通信 无线局域网 ML2724 DSP

2．4GHz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1

    1 ML2724简介

ML2724是Micro Linear公司的一款高性能的广泛应用于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2

2 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1．024MHz，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，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