Дитер Штроль

Одночиповая система для DECT

Обладая способностью поддерживать передачу данных и речи на скорости до 1 Мбит/с без обычного в этом случае сжатия данных и с высоким качеством передачи речи, даже в сравнении с ISDN, стандарт DECT (digital enhanced cordless telecommunications — цифровая беспроводная связь расширенного диапазона) является весьма перспективным для таких изделий, как радиотелефоны, беспроводные сети абонентского доступа, беспроводные мобильные терминалы и системы АТС.

Рис. 1

Однако, одной из главных причин признания DECT является более высокая степень интеграции системы как для телефонных трубок, так и для базовых станций, что, в свою очередь, обеспечивает снижение стоимости оборудования. В связи с этим ожидается ежегодное снижение стоимости беспроводных средств связи по меньшей мере на 15%. Фирма National Semiconductor способствовала этой тенденции на обоих уровнях, выпустив КМОП-чип SC14405 для телефонов DECT (рис. 1) и чип SC14424, процессор группового сигнала с напряжением питания 3,3 В и высокой степенью интеграции для базовых станций (рис. 2), причём оба чипа были оптимизированы как для обработки аудиосигналов, так и данных.

Рис. 2

Ядра функциональных блоков являются общими для обоих устройств — таков архитектурный подход, обеспечивающий совместимость снизу вверх, которая является важным фактором с точки зрения сокращения сроков разработки новой продукции и программного обеспечения. Для законченной системы DECT требуется менее 40 внешних пассивных компонентов. Однако трудность заключается в том, что для ВЧ-систем необходима биполярная технология с полевыми транзисторами с рабочей частотой выше 20 ГГц, в то время как обработка группового сигнала для реализации кодека требует минимизированой по стоимости КМОП с хорошей изоляцией, адекватными аналоговыми характеристиками и низкой рассеиваемой мощностью.

Перейдя с 0,5-мкм технологии, использовавшейся в предыдущих поколениях, на 0,35-мкм технологию, National Semiconductor смогла перенести интерфейс между ВЧ-частью и обработкой в полосе групповых частот ближе к антенне и, следовательно, получить максимально возможную степень интеграции на КМОП-чипе процессора группового сигнала. Высокая прозрачность обеих технологий необходима для обеспечения переноса функциональных блоков от одного чипа к другому без обязательного перепроектирования. SC14405 — базовый процессор для телефонных трубок, в нём интегрирован согласованный АДИКМ-транскодер G721/G726, чрезвычайно маломощный кодек и аналоговая входная часть. Предусмотрены непосредственные соединения с микрофоном и элект-родинамическим громкоговорителем. Встроена функция высококачественной двусторонней связи при положенной на рычаг трубке. SC14405 спроектирован так, что подходит к любому радиоустройству. Специальный TDMA-контроллер управляет всеми форматами слотов физического уровня и радиотрактом. Стандартный 16-разрядный RISC-микроконтроллер с сокращённым набором команд CR16В компании National Semiconductor работает со всеми более высокими уровнями протоколов, а для запоминания параметров и номеров в чипе имеется флэш-память ёмкостью 4 Кбайт. RISC-микропроцессор CR16В работает с находящимися на чипе ПЗУ начальной загрузки и ОЗУ или с внешней памятью, а также от находящейся на чипе периферии, например, процессором специальных команд, ОЗУ секвенсера и портов.

Многоуровневый блок контроля прерываний определяет приоритеты прерывания и генерирует векторы исключения. SC14405 поддерживает доступ к внешнему 8-разрядному ПЗУ, статическому флэш-ОЗУ или блоку ввода/вывода схемы распределения памяти и обеспечивает прямой доступ к памяти через внешний процессор всех периферийных устройств, расположенных на чипе и находящихся вне его. Процессор специальных команд синхронизирует все слоты и кадры с интерфейсом ВЧ входной части без микропроцессорного прерывания. Все необходимые данные и управляющая информация могут запоминаться заранее для управления полным 10 мс кадром без микропроцессорного прерывания, даже если используется больше слотов с различными областями данных. Входящий в состав SC14405 генератор с амплитудным управлением, который может работать на 10,368 МГц, предназначен для экономии энергии. Типичный потребляемый ток составляет менее 300 мА. SC14405 также полностью согласуется с любым радиоинтерфейсом (в том числе, с интерфейсом ARi1 компании National), обеспечивая все необходимые синхронизирующие сигналы и управляющую информацию.

Гибкий последовательный интерфейс, поддерживающий передачу данных на скорости 1,152 Мбит/с, позволяет управлять почти всеми ВЧ-синтезаторами. SC14405 содержит 3В кодек и полностью дифференциальный аналоговый входной блок. Без дополнительных схем могут быть подключены электродинамические 100-Вт громкоговорители с уменьшенным номинальным сопротивлением звуковой катушки, а также 600-Вт керамические громкоговорители с эквивалентным сопротивлением и ёмкостью 30 мФ. Ток питания подаётся через дифференциальные источники опорного напряжения, не зависящие от напряжения питания.

Микрофонный вход имеет программируемый регулятор коэффициента усиления, величину которого можно регулировать в диапазоне от 14 до 44 дБ с шагом 2 дБ. Предусмотрена также функция спикерфона для разговора без снятия трубки. Полный дуплексный АДИКМ-транскодер кодирует-декодирует 14-бит линейные кодековые голосовые выборки до 32 Кбит/с. Бесшумная настройка поддерживается наряду с регулированием громкости и подавлением местных эффектов. Для предотвращения клиппирования принимаемого сигнала в цифровой области может быть задействован аналоговый ограничитель. Встроены также функция полного управления питанием и два варианта подключения батарей.

Процессор группового сигнала SC14424 предназначен для базовых станций. Кроме встроенных АДИКМ-транскодера и аналогового входного блока, SC14424 имеет два малопо-требляющих 14-бит кодека. Будучи пригодной для применений в бытовом секторе, в домашних и малых офисах и в сетях беспроводного абонентского доступа, схема SC14424 имеет также встроенный специализированный процессор цифровой обработки сигнала, оптимизированный для идентификации вызывающего абонента, автоответчик и функции разговора при неснятой трубке, а также обеспечивает передачу данных по высокоскоростному модему в бесшнуровых терминальных адаптерах.

Трубки или портативные блоки могут связываться друг с другом или с внешним миром через один радиоприёмник или стационарный блок с помощью или без помощи офисной телефонной станции. SC14424 оптимизирована для использования в местной базовой станции, подключённой через аналоговый линейный интерфейс к центральной станции. Второй расположенный на чипе кодек с эхозаградителем и эхоподавителем облегчает работу схемы в двухпроводных линиях, в режиме спикерфона при неснятой трубке, в режиме прослушивания или при подключенном шнуровом телефоне. Он имеет специализированный процессор цифровой обработки сигнала, обеспечивающий генерацию тональных сигналов, конференцсвязь, эхозаграждение и эхоподавление. Этот процессор также выполняет функции цифрового автоответчика, кодирования речи, идентификации вызывающего абонента и детектирования сигнализации на двух группах частот. Можно параллельно соединять несколько схем SC14424, что позволяет реализовать модульный подход с большим числом внешних линий. Можно также организовать до 6 подключений к управлению доступом к линиям связи. Типичная конфигурация будет иметь две трубки, подключенные к двум внешним линиям, а остальные подключения к управлению доступом к линиям связи можно использовать для внутренних вызовов. Для каждого подключения к управлению доступом можно одновременно использовать свой ключ шифрования.

SC14424 имеет гибкий цифровой интерфейс к внешним кодекам, ISDN-интерфейсным схемам и последовательным интерфейсам данных.

What`s new in Electronics Europe, № 4, 1999
Перевод В. Худыкиной

печать фотографий в интернет