一种用于无线通信的中继装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种用于无线通信的中继装置和用于无线通信的中继方法，实现无线通信节点之间的多跳多点网状中继。该中继装置包括系统控制模块、数据选择模块、基带信号发射模块、定时频偏及载波频偏矫正模块、上变频模块、收发射频开关模块、下变频模块、定时频偏及载波频偏估计模块、基带信号接收模块。该装置不需要路由，将中继由多跳单点线状中继提升为多跳多点网状中继，中继网络中任意节点发生断线脱网时，中继网络中的其它中继线路正常工作，使得中继效果不受影响。

【技术实现步骤摘要】
一种用于无线通信的中继装置
本专利技术涉及无线通信中的中继技术，具体涉及一种预矫正载波频偏和定时频偏的多跳多点网状中继装置和方法。
技术介绍
无线通信网络存在的高数据率带宽和高可靠性的矛盾，既要保证用户有足够高的数据率带宽，又要满足传输距离和覆盖效果的要求。因此，发展无线通信网络需要综合运用各种技术手段，针对不同应用需求采取不同的核心技术手段，解决不同区域、不同用户群对带宽及业务的不同需求，达成无线通信网络的高可靠性和安全性。中继是作为扩大通信覆盖范围的主要手段之一。无线通信系统由多个终端节点组网构成，终端的随机移动、节点的随时开机和关机、无线发信装置发送功率的变化、无线信道间的相互干扰以及地形等综合因素的影响，终端间通过无线信道形成的网络拓扑结构随时可能发生变化，而且变化的方式和速度都是不可预测的。传统的中继技术需要进行路由来选择中继线路，每一级均只有一个节点进行中继，中继线路中任意节点的移动、断线都会影响中继的质量与连通性，从而导致重复性的搜索和更新中继线路，降低了系统的可靠性与有效数据带宽。无线信道本身的物理特性决定了中继网络带宽比有线信道要低很多，而竞争共享无线信道产生的碰撞、信号衰减、噪音干扰及信道干扰等因素使得移动终端的实际带宽小于理论值。由于终端的发射功率和覆盖范围有限，当终端要与覆盖范围之外的终端进行通信时，需要利用中间节点进行中继转发。传统无线通信电台一般不具备中继功能，已有的中继功能的无线通信电台是一个网络层的多跳单点线状中继，通过网络层协议来选择路由线路进行中继。同时，中继网络一般会有控制节点，用于控制中继节点的选择方式与路由方式，当控制节点出现故障或离开网络时，系统会无法正常运行。
技术实现思路
至少为了解决上述问题中的一种或多种，本专利技术提出了一种用于无线通信的中继方法，将数据信息的接收、发射、中继等处理统筹规划、自动判决、多点中继，实现无线信号的传播、覆盖和中继，完成语音、数据、视频等数据信息的无误传输。解决了目前无线通信领域传输距离受限和覆盖效果差的难题，并且具有抗干扰能力强，大大提高了在一个特定区域内的无线接入范围。本专利技术还提出了一种用于无线通信的中继装置，通过该装置可以完成多点同步中继并形成中继网络。与一般网络中的路由中继不同，本专利技术提出的中继网络的多跳路由是由普通节点共同协作完成的，而不是由专门的路由设备完成的,所有节点可直接根据底层信道传输特性选择是否参与中继转发。本专利技术实施例方法将载波频偏和定时频偏进行预先矫正，任意节点可以接收处理来自多个节点同时转发的同一信号，将这些来自不同节点转发的信号进行信号合并，最大可能的解调原始信息。因此具有更大的传输距离和更高的传输可靠性。在本专利技术的一个优选实施例中，本专利技术提出了一种用于无线通信的中继方法，其特征在于它包括以下步骤：1)发射节点将数据信息进行基带信号发射处理后上变频到射频载波上去，在时隙1发射；2)中继节点接收来自发射节点或上级中继节点的射频信号后下变频到基带，进行基带信号接收处理后还原数据信息，并进行载波频偏估计和定时频偏估计，进行是否中继的判决；3)判决需要中继的节点对所需中继的数据信息进行基带信号发射处理后，预先矫正载波频偏和定时频偏，并上变频到射频载波上去，在下一个时隙发射；4)接收节点接收来自一个或多个中继节点的射频信号后下变频到基带，进行基带信号接收处理后还原数据信息。上述用于无线通信的中继方法所述的是否中继的判决方法为：当还原的数据信息无误并且接收信号质量达到预设标准后才进行中继。上述用于无线通信的中继方法所述的数据信息无误判断标准为：CRC校验是否成功、解码的迭代次数是否达到最大迭代次数。上述用于无线通信的中继方法所述的接收信号质量为接收信号场强、译码迭代次数和同步跟踪精度的一种或多种的组合。上述用于无线通信的中继方法所述的载波频偏估计方法为导频估计法或帧同步序列相关估计法，其中，导频估计法即在导频处的相位偏移的递增量统计除以导频递增数得到载波频偏估计；帧同步序列相关估计法即利用本地帧同步序列与接收到的帧同步序列做相关运算后，通过相邻两个相关峰的相位偏移除以相邻两个相关峰的距离即可得到载波频偏估计。上述用于无线通信的中继方法所述的定时频偏估计方法为导频估计法或帧同步序列相关估计法，其中，导频估计法即在导频处的时间偏移的递增量统计除以导频递增数得到定时频偏估计；帧同步序列相关估计法即利用本地帧同步序列与接收到的帧同步序列做相关运算后，通过相邻两个相关峰的时间偏移除以相邻两个相关峰的距离即可得到定时频偏估计。上述用于无线通信的中继方法所述的载波频偏矫正方法为共轭乘法。上述用于无线通信的中继方法所述的定时频偏矫正方法为插值滤波，可通过FIR内插滤波器实现、IIR内插滤波器实现、傅里叶变换到频域后通过滤波频响乘法后再进行傅里叶反变换实现。上述用于无线通信的中继方法所述的中继节点的跳数可以是包含1在内的任意正整数。上述用于无线通信的中继方法所述的基带信号发射处理包括：编码、交织、导频插入、信号成帧、滤波成形。其中，编码的实施方式可以是卷积码、Reed-solomon(RS)码、LDPC码、Turbo码中的一种或多种的级联组合；其中，交织的实施方式可以是卷积交织、块交织的一种；其中，导频插入的实施方式可以是离散导频、连续导频的一种或两种的组合；其中，信号成帧的实施方式可以是通过在数据帧前面或后面插入帧同步序列的方式来实现；其中，滤波成形的实施方式可以是升余弦滚降滤波、平方根升余弦滚降滤波、匹配滤波、巴特沃兹滤波、契比雪夫滤波的一种。上述用于无线通信的中继方法所述的基带信号接收处理包括：滤波、载波同步、定时同步、帧同步、信道估计、信道均衡、解交织、解码。其中，编码的实施方式可以是卷积码、Reed-solomon(RS)码、LDPC码、Turbo码中的一种或多种的级联组合；其中，交织的实施方式可以是卷积交织、块交织的一种；其中，导频插入的实施方式可以是离散导频、连续导频的一种或两种的组合；其中，信号成帧的实施方式可以是通过在数据帧前面或后面插入帧同步序列的方式来实现；其中，滤波成形的实施方式可以是升余弦滚降滤波、平方根升余弦滚降滤波、匹配滤波、巴特沃兹滤波、契比雪夫滤波的一种。上述实施例1中的步骤2)、步骤4)中所述的基带信号接收处理包括：滤波、载波同步、定时同步、帧同步、信道估计、信道均衡、解交织、解码。其中，滤波的实施方式可以是升余弦滚降滤波、平方根升余弦滚降滤波、匹配滤波、巴特沃兹滤波、契比雪夫滤波的一种；其中，载波同步的实施方式是导频载波信息的捕获和跟踪；其中，定时同步的实施方式是导频定时信息的捕获和跟踪；其中，帧同步的实施方式是帧同步序列相关峰的捕获和跟踪；其中，信道估计的实施方式可以是频域信道估计、时域信道估计、相干信道估计、非相干信道估计的一种；其中，信道均衡的实施方式可以是频域均衡、时域均衡、反馈均衡的一种；其中，解交织的实施方式可以是卷积解交织、块解交织的一种；其中，解码的实施方式可以是卷积解码、Reed-solomon(RS)解码、LDPC解码、Turbo解码中的一种或多种的级联组合。本专利技术提出的中继方法的工作原理如图1所示。终端0试图与终端4进行通信，系统共划分有4个时隙。终端0使用时隙1进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于无线通信的中继装置，其特征在于，该中继装置包括系统控制模块、数据选择模块、基带信号发射模块、定时频偏及载波频偏矫正模块、上变频模块、收发射频开关模块、下变频模块、定时频偏及载波频偏估计模块、基带信号接收模块，其中：所述系统控制模块与数据选择模块相连，提供数据选择控制信号给数据选择模块，用于控制数据信息的选择；并且所述系统控制模块与收发射频开关模块相连，提供收发控制信号给收发射频开关模块，进行射频信号的收发控制；并且所述系统控制模块与定时频偏及载波频偏估计模块相连，获取定时频偏和载波频偏估计；并且所述系统控制模块与基带信号接收模块相连，获取场强和迭代次数，进行中继判决，生成预矫正控制信号；并且所述系统控制模块与定时频偏及载波频偏矫正模块相连，提供预矫正控制信号给定时频偏及载波频偏矫正模块，用于控制定时频偏和载波频偏的预矫正；所述数据选择模块与系统控制模块、基带信号接收模块、基带信号发射模块相连，根据数据选择控制信号来选择来自外部的数据信息输入和来自基带信号接收模块的数据信息输出之一，作为送给基带信号发射模块的数据信息；当系统处于一般模式时，选择来自外部的数据信息输入，当系统处于中继模式时，选择来自基带信号接收模块的数据信息输出；所述基带发射模块与数据选择模块、定时频偏及载波频偏矫正模块相连，将来自数据选择模块输出的数据信息进行基带信号发射处理后送给定时频偏及载波频偏矫正模块；所述定时频偏及载波频偏矫正模块与基带信号发射模块、系统控制模块、上变频模块相连，按照系统控制模块提供的预矫正控制信号对来自基带信号发射模块输出的基带发射信号进行定时频偏及载波频偏的矫正后，送给上变频模块；所述上变频模块与定时频偏及载波频偏矫正模块、射频开关模块相连，将定时频偏及载波频偏矫正模块处理后的基带发射信号进行上变频到射频，并送给射频开关模块；所述射频开关模块与上变频模块、下变频模块、系统控制模块相连，根据系统控制模块提供的收发控制信号，进行射频开关控制，当收发控制信号处于发射状态时，将上变频模块输出的射频信号送到射频载波上，当收发控制信号处于接收状态时，将射频载波上的射频信号送给下变频模块；所述下变频模块与射频开关模块、定时频偏及载波频偏估计模块、基带信号接收模块相连，从射频开关模块获取射频信号，进行下变频处理后输出基带接收信号，并送给定时频偏及载波频偏估计模块、基带信号接收模块；所述定时频偏及载波频偏估计模块与下变频模块、系统控制模块相连，从下变频模块获取基带接收信号后进行定时频偏和载波频偏估计，并将所估计的定时频偏和载波频偏送给系统控制模块；所述基带信号接收模块与下变频模块、数据选择模块、系统控制模块相连，从下变频模块获取基带接收信号后进行基带信号接收处理，将处理后得到的数据信息送给数据选择模块，同时输出，将处理后得到的场强和迭代次数信息送给系统控制模块。...

【技术特征摘要】
1.一种用于无线通信的中继装置，其特征在于，该中继装置包括系统控制模块、数据选择模块、基带信号发射模块、定时频偏及载波频偏矫正模块、上变频模块、收发射频开关模块、下变频模块、定时频偏及载波频偏估计模块、基带信号接收模块，其中：所述系统控制模块与数据选择模块相连，提供数据选择控制信号给数据选择模块，用于控制数据信息的选择；并且所述系统控制模块与收发射频开关模块相连，提供收发控制信号给收发射频开关模块，进行射频信号的收发控制；并且所述系统控制模块与定时频偏及载波频偏估计模块相连，获取定时频偏和载波频偏估计；并且所述系统控制模块与基带信号接收模块相连，获取场强和解码迭代次数，当还原的数据信息无误并且接收信号质量达到预设标准后进行中继判决，生成预矫正控制信号；并且所述系统控制模块与定时频偏及载波频偏矫正模块相连，提供预矫正控制信号给定时频偏及载波频偏矫正模块，用于控制定时频偏和载波频偏的预矫正；所述数据选择模块与系统控制模块、基带信号接收模块、基带信号发射模块相连，根据数据选择控制信号来选择来自外部的数据信息输入和来自基带信号接收模块的数据信息输出之一，作为送给基带信号发射模块的数据信息；当系统处于一般模式时，选择来自外部的数据信息输入，当系统处于中继模式时，选择来自基带信号接收模块的数据信息输出；所述基带发射模块与数据选择模块、定时频偏及载波频偏矫正模块相连，将来自数据选择模块输出的数据信息进行基带信号发射处理后送给定时频偏及载波频偏矫正模块；所述定时频偏及载波频偏矫正模块与基带信号发射模块、系统控制模块、上变频模块相连，按照系统控制模块提供的预矫正控制信号对来自基带信号发射模块输出的基带发射信号进行定时频偏及载波频偏的矫正后，送给上变频模块；所述上变频模块与定时频偏及载波频偏矫正模块、射频开关模块相连，将定时频偏及载波频偏矫正模块处理后的基带发射信号进行上变频到射频，并送给射频开关模块；所述射频开关模块与上变频模块、下变频模块、系统控制模块相连，根据系统控制模块提供的收发控制信号，进行射频开关控制，当收发控制信号处于发射状态时，将上变频模块输出的射频信号送到射频载波上，当收发控制信号处于接收状态时，将射频载波上的射频信号送给下变频模块；所述下变频模块与射频开关模块、定时频偏及载波频偏估计模块、基带信号接收模块相连，从射频开关模块获取射频信号，进行下变频处理后输出基带接收信号，并送给定时频偏及载波频偏估计模块、基带信号接收模块；所述定时频偏及载波...

【专利技术属性】
技术研发人员：符剑，
申请(专利权)人：成都微址科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51