一种基于UHF频段的局域网端机制造技术

本发明专利技术提供了一种基于UHF频段的局域网端机，接收信号经限幅器、带通滤波器和低噪放后，送给电调滤波器，电调滤波器的输出信号经正交解调器转换为模拟基带I/Q信号，经ADC采样后，将数字基带I/Q信号输出到FPGA，FPGA对数字基带I/Q信号还原得到文件；FPGA将待发送的文件拆转换为数字基带I/Q信号，由DAC转换为模拟基带I/Q信号，经正交调制器转换为UHF频段内频点的模拟信号，再经发送路径输出，发送路径包括滤波器、功放、频率综合器。本发明专利技术能够灵活组网，实时通信，自由路由，不仅客服了传统的OFDM网络的衰落效应，而且实现了多路子载波的相干解调方式，具有更好的稳健性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于UHF频段的局域网端机
本专利技术属于通信设备研发领域，涉及了一种通信端机的设计与实现方案。
技术介绍
在移动通信系统中，增大带宽、提高系统频谱利用率以及釆用强纠错编码技术一直是提高系统传输速率和可靠性的主要解决方案。OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)技术因其具有高的频谱利用率、强的抗多径干扰能力和灵活的可分配频谱带宽等优点，使其在无线通信领域中越来越受重视。QPSK(QuadraturePhaseShiftKeying)作为数字通信中的一种调制解调方式，凭借其抗干扰性强、频谱利用率高、适合高速传输等优点，成为最常用的调制解调方式之一。它具有一系列独特的优点，如抗干扰性能强、误码性能好、相对窄的功率谱、频谱利用率高、对放大设备没有线性要求等，已成为现代数字通信中一种十分重要的调制解调方式。AdHoc网络目的是在恶劣的环境下，不依基础设施能够快速部署的通信网络。AdHoc网络具有系统自组织和组建灵活的特性，网络的抗毁性比普通的抗毁性强。国外的Nokia公司研究出可以利用自组织网络的无线移动路由器设备，并对其产品已经上市，而且还提供了无线接入系统的解决方案。另外，NEC公司研究出的基于PHS系统的移动无线计算网络系统有很好的适用性。美国研发公司MeshNetworks也已经研究出应用于AdHoc网络产品的无线通信系统的解决方案以及应用于AdHoc网络领域的各种移动终端和网络设备，为提供下一代移动通信系统终端奠定了良好的基础。但是由于这些技术长期为国外公司所掌握，在国内这些技术尚未实现集成化和工程化的端机产品，如何将这些先进的通信集成为一体，研发出一种基于QPSK和OFDM技术，并结合全自组织的AdHoc网络协议的通信端机，而且该端机还能够经过过程化研发和验证，成为国内多家公司竞相研究的目标。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种能够灵活组网，实时通信，自由路由的通信系统，不仅客服了传统的OFDM网络的衰落效应，而且实现了多路子载波的相干解调方式，具有更好的稳健性。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：接收信号经限幅器、带通滤波器和低噪放后，送给电调滤波器，电调滤波器的输出信号经正交解调器与频率合成器的350MHz信号进行下变频混频，转换为模拟基带I/Q信号，经ADC采样后，将数字基带I/Q信号输出到FPGA，FPGA对数字基带I/Q信号进行FFT变换、QPSK解调、3×3解交织和Turbo2/3码解码，还原为每个长度为2kb的子包数据，将子包数据按照顺序号进行拼包处理，再进行数据包拼包，还原得到文件；FPGA将待发送的文件拆分为数据包，再拆分为每个长度为2kb的子包数据，对每个子包数据行Turbo码2/3编码、3×3矩阵交织、QPSK调制和IFFT变换，生成数字基带I/Q信号，由DAC转换为模拟基带I/Q信号，经正交调制器与频率合成器的350MHz信号进行上变频混频，转换为UHF频段内频点的模拟信号，再经发送路径输出，发送路径包括滤波器、功放、频率综合器。本专利技术的有益效果是：采用了先进的OFDM、QPSK和AdHoc等技术，实现了一个非常灵活和高效的基于UHF频段的通信系统。该通信系统通过简单的配置就可以应用于一片特定的通信区域内(约为10km2)，实现实时、自动、高速和灵活的无线通信。由于该端机对应用层开发了基于TCP/IP的网络接口，可以方便的接驳PC电脑，实现了有线Ethernet的无线化高达5Mbps的通信，以较低的成本搭建了灵活且高效的无线网络。附图说明图1是典型的OFDM系统示意图；图2是基于UHF频段无线通信系统组成示意图；图3是基于UHF频段端机组成示意图；图4是基于UHF频段端机通信流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明，本专利技术包括但不仅限于下述实施例。本专利技术采用了当前先进的QPSK和OFDM技术，结合了全自组织的AdHoc网络协议，能够在较小范围内实现高效和灵活的无线宽带通信。本专利技术实现的主要功能如下：1.实现一种基于OFDM正交频分复用的高速率数据传输方法；2.实现一种基于QPSK正交相移键控的数字调制和解调方式；3.实现多个端机之间灵活的AdHoc自组织组网；4，实现多个端机之间网络Qos的实时动态管理和监控；5.实现局域网内高达5Mbps的信息通信速率；本专利技术包括一块网络处理模块和一块射频处理模块。网络处理模块主要负责链路层以上，包括网络层和应用层的数据包处理，采用AdHoc自组网技术，将每个节点都能够纳入到网络中，实现无中心节点、自组织、灵活切换的自组织网络。射频处理模块是实现对射频信号的收发处理功能，主要包括发射时采用编码、交织、调制等功能；接收时采用高速A/D对UHF频段的射频信号进行采样，解调、解交织、解码、数字相关等技术，实现一种小型化的通信端机收发技术。本专利技术为局域内无线通信提供了一条实时、高速率、灵活组网和小型化的端机技术。该端机技术是基于OFDM、QPSK和AdHoc等先进的通信技术研发而成，重点定制了高速速率发射和接收、自组织网络、小型化和低功耗设计等功能，达到了不必通过网关或中继站实现局域网内的宽带无线通信功能。由图1可以看出，典型OFDM系统收发机的结构框图中，在发送端将被传输的信息通过QPSK基带调制方式映射到子载波幅度和相位上，然后通过对数据进行离散傅利叶反变换等一系列的变换，将数据被变换到时域空间。由于IFFT具有更快的执行效率，通常为了提高计算的效率，减少计算的时间等，常常要将实际的系统中常用IFFT来代替IDFT。在接收端，利用与发射端相反的操作，将接收到的射频信号进行一系列的处理并解调成数字信号。由于IFFT和FFT互为反变换，所以FFT操作类似于IFFT，因此发射机和接收机可以使用同一硬件设备。由图2可以看出，典型的基于UHF频段无线通信系统主要由端机、天线、无线信道组成。其主要的网络工作模式有：全网模式：即所有的端机通过无线信道和路由的功能，组成一个无线局域网，网内所有的成员都能够实现互联和互通，可以实现点对点和广播的消息模式。子网模式：即根据AdHoc自组织网络的定义，形成多个通信子网或簇，每个子网或簇内可以自由通信，子网或簇间的通信需要借助簇头来转发或路由实现。每个子网或簇内由改进的LEACH算法每隔12秒选举产生。以上两种网络工作模式可以进行人工配置和转换，当网内端机数小于16时，网络转换时间小于5秒。由图3可以看出，端机的接收机和发射机均采用小型化、低功耗设计方案。接收信号经限幅器、带通滤波器和低噪放后，送给电调滤波器，电调滤波器带宽不小于10MHz，电调滤波器的输出信号，经正交解调器转换为模拟基带I/Q信号，经ADC采样，将数字基带I/Q信号输出到FPGA，接收算法由FPGA完成。端机发送的数字基带I/Q信号在FPGA内生成，由DAC转换为模拟基带I/Q信号，经正交调制器转换为UHF频段内频点的模拟信号，再经发送路径输出，发送路径输出包括滤波器、功放、频率综合器。FPGA片内集成双核ARM处理器和丰富的可编程逻辑资源，用于实现基带处理和对外接口，对外接口可采用千兆网口或RS232、RS422等接口。由图4可以看出，本专利技术的具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于UHF频段的局域网端机，其特征在于：接收信号经限幅器、带通滤波器和低噪放后，送给电调滤波器，电调滤波器的输出信号经正交解调器与频率合成器的350MHz信号进行下变频混频，转换为模拟基带I/Q信号，经ADC采样后，将数字基带I/Q信号输出到FPGA，FPGA对数字基带I/Q信号进行FFT变换、QPSK解调、3×3解交织和Turbo2/3码解码，还原为每个长度为2kb的子包数据，将子包数据按照顺序号进行拼包处理，再进行数据包拼包，还原得到文件；FPGA将待发送的文件拆分为数据包，再拆分为每个长度为2kb的子包数据，对每个子包数据行Turbo码2/3编码、3×3矩阵交织、QPSK调制和IFFT变换，生成数字基带I/Q信号，由DAC转换为模拟基带I/Q信号，经正交调制器与频率合成器的350MHz信号进行上变频混频，转换为UHF频段内频点的模拟信号，再经发送路径输出，发送路径包括滤波器、功放、频率综合器。

【技术特征摘要】
2015.12.22 CN 20151096951421.一种基于UHF频段的局域网端机，其特征在于：接收信号经限幅器、带通滤波器和低噪放后，送给电调滤波器，电调滤波器的输出信号经正交解调器与频率合成器的350MHz信号进行下变频混频，转换为模拟基带I/Q信号，经ADC采样后，将数字基带I/Q信号输出到FPGA，FPGA对数字基带I/Q信号进行FFT变换、QPSK解调、3×3解交织和Turbo2/3码解码...

【专利技术属性】
技术研发人员：李健，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61