IR-UWB通信系統高速USB接口的設計與實(shí)現

摘要: 采用高速USB接口連接計算機終端與UWB通信系統基帶模塊，設計并實(shí)現了USB接口電路，控制UWB通信系統基帶模塊與USB接口設備的數據傳輸，最終實(shí)現了終端電腦與UWB通信系統的數據傳輸。實(shí)際測試中，USB接口的速率約為300 MB／s，達到了USB2．0規范所規定的高速傳輸的要求。
關(guān)鍵詞: UWB通信系統；USB接口；USB接口電路

IR-UWB(Ultra Wide Band Impulse Radio)無(wú)線(xiàn)通信是一種不用載波，而采用時(shí)間間隔極短的脈沖進(jìn)行通信的方式，也稱(chēng)作脈沖無(wú)線(xiàn)電(Impulse Radio)、無(wú)載波(Cartier Free)通信。 2001年4月我國發(fā)布了“十五”863計劃，其中把UWB無(wú)線(xiàn)通信關(guān)鍵技術(shù)以及共存與兼容技術(shù)列為有關(guān)通信技術(shù)主體研究項目，許多高校也將對UWB的研究作為重點(diǎn)科研項目，取得了很多進(jìn)展。其中，某高校參與研發(fā)的UWB通信演示系統，要求可在室內10 m距離內傳輸流媒體，文中以該UWB通信演示系統為依托，分析了UWB通信系統與終端設備的接口需求，選用高速USB接口方案，運用FPGA技術(shù)實(shí)現了USB接口硬件控制電路及計算機終端與UWB通信系統基帶模塊的數據傳輸。

1 高速IR-UWB通信系統方案和實(shí)現
如圖l，圖2所示。IR-UWB通信系統由計算機端信源信宿、UWB發(fā)射機、UWB接收機、基帶信號處理、超寬帶收發(fā)天線(xiàn)組成。該系統中，傳輸信號中心頻率達到3．5 GHz，UWB脈沖包絡(luò )寬度在4～6 ns之間，頻譜帶寬不小于500 MHz，室內傳輸距離在10 m以?xún)?，發(fā)射信號譜型滿(mǎn)足FCC頻譜模板要求，其信道傳輸速率可以達到100 MB?S-1。

1．1 基帶傳輸方案
基帶部分是UWB通信設備的關(guān)鍵模塊。它主要完成信道編解碼、終端與通信系統的連接，如圖3所示。

UWB通信系統已經(jīng)實(shí)現，該通信系統發(fā)端采用內置信源，收端通過(guò)示波器觀(guān)測數據是否達到指標要求。顯然這樣的方式無(wú)法反映UWB通信系統的性能，因此必須為該通信系統擴充終端接口。文中對高速USB接口進(jìn)行了討論。USB是一種應用在計算機領(lǐng)域的新型接口技術(shù)，最早由Compaq，Intel，Microsoft等多家公司于1994年11月共同提出，其目的是使用USB取代PC機現有的各種外圍接口，使外設的連接具有單一化、即插即用、熱插拔等特點(diǎn)。為了支持UWB通信系統100 MB／s的傳輸速率，并保證流媒體實(shí)時(shí)、流暢的傳輸，文中最終選用高速USB設備作為通信系統的擴展接口。USB2.0接口設備通過(guò)USB數據線(xiàn)與計算機相連，并且通過(guò)8位數據線(xiàn)與通信系統相連。在發(fā)送端，USB2．0接口設備的作用是采集計算機發(fā)送的數據，并轉發(fā)到UWB通信系統的基帶模塊中；在接收端，UWB接收機將收到的數據經(jīng)過(guò)基帶處理，再通過(guò)USB2．0接口設備轉發(fā)給計算機。