一种5G毫米波高速无线通信系统及方法技术方案

本申请属于机载通信技术领域，特别涉及一种5G毫米波高速无线通信系统及方法。该系统包括设置在承载板上的天线系统(1)、射频前端(2)及基带处理器(3)，天线系统(1)通过同轴电缆连接所述射频前端(2)，射频前端(2)通过DDF40C连接器连接基带处理器(3)，基带处理器(3)连接有路由模块(5)，通过路由模块(5)与机载设备进行数据交互，天线系统(1)、射频前端(2)及基带处理器(3)均通过控制接口连接控制系统(7)，机载传感器通过FC总线连接所述无线通信系统，飞机上的低速设备节点通过低速接口连接至所述无线通信系统。本申请实现了机内复杂封闭空间高速率、高可靠和低时延无线传输，解决了新体制机载通讯电磁兼容问题。机载通讯电磁兼容问题。机载通讯电磁兼容问题。

【技术实现步骤摘要】
一种5G毫米波高速无线通信系统及方法


[0001]本申请属于机载通信
，特别涉及一种5G毫米波高速无线通信系统及方法。

技术介绍

[0002]随着机载信息系统的不断发展，机载航电网络架构也不断演进。当前机载网络均采用有线连接的方式，网络容量有限、物理拓扑连接固定、故障耦合性高、自愈能力差、无法支持载荷的即插即用、无法灵活升级。与此同时，随着人工智能、无线网络技术发展，机载系统正在经历从传统的机械化、信息化、网络化、综合化向数据化、智能化、体系化、能力化转变的深刻进程中，机载通信的无线化是机载平台发展的一个趋势。
[0003]目前在各类型号中没有机载无线网络的实现方案。现有工程应用中，对于机内无线通信系统原型无系统性的解决途径，相关研究的技术成熟度偏低，在机载应用领域尚未有相关无线设备技术方案。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本申请提供了一种5G毫米波高速无线通信方法及系统，满足机载环境下无线通信需求，可以有效提升网络性能，提高维护性与可靠性，实现即插即用和柔性互联。
[0005]本申请第一方面提供了一种5G毫米波高速无线通信系统，包括设置在承载板上的天线系统、射频前端及基带处理器，天线系统通过同轴电缆连接所述射频前端，射频前端通过DDF40C连接器连接基带处理器，基带处理器连接有路由模块，通过路由模块与机载设备进行数据交互，天线系统、射频前端及基带处理器均通过控制接口连接控制系统，机载传感器通过FC总线连接所述无线通信系统，飞机上的低速设备节点通过低速接口连接至所述无线通信系统，所述基带处理器用于对数据进行编码及数模转换，所述射频前端用于对数据进行正交、混频及滤波处理，所述天线系统用于发射或接收数据。
[0006]优选的是，所述低速接口包括通用串行总线GPIO。
[0007]优选的是，所述基带处理器包括DAC、ADC、数字调制模块及信道编码模块，数据发射时，待发射数据帧分别经由信道编码模块、数字调制模块及DAC处理为中频信号，数据接收时，中频信号依次经由ADC、数字调制模块及信道编码模块形成接收数据帧。
[0008]优选的是，所述射频前端系统包括混频器、滤波器、射频放大器及低噪声放大器，数据发射时，中频信号经由混频器、滤波器及射频放大器形式射频信号，数据接收时，射频信号依次经由滤波器、低噪声放大器及混频器形成中频信号。
[0009]优选的是，所述路由模块配备有千兆网口。
[0010]本申请第二方面提供了一种5G毫米波高速无线通信方法，采用如上所述的5G毫米波高速无线通信系统进行数据发射及数据接收，所述方法包括：
[0011]进行数据发射时，数据经路由模块送入基带处理器，由基带处理器对数据加载包
头并进行信道编码，然后对数据帧进行数字调制，之后进行数模转换形成中频信号，送入射频前端系统，射频前端系统对中频信号进行正交化处理，并经混频器混频、滤波器滤波，然后送至射频放大器，之后发送到天线系统，由天线系统根据通道开关切换指令选中相应天线发射信号；
[0012]进行数据接收时，通过指定的接收天线接收到的射频信号发送至射频前端系统，完成下变频处理，得到中频信号，经滤波后送入基带处理模块，基带处理模块通过模数转换，获得数字信号，经过数字滤波和解调得到数据，对数据进行校验、拆包后得到数据负载并送路由模块，由路由模块通过FC总线完成与航电系统各传感器数据交互。
[0013]本申请首次通过机载5G毫米波高频免授权频段开展机内无线通信研究，实现机内复杂封闭空间高速率、高可靠和低时延无线传输，解决了新体制机载通讯电磁兼容问题；本申请通过优化舱内空间与结构布局方式，减轻了平台重量，提升了飞机任务执行效能。
附图说明
[0014]图1是本申请5G毫米波高速无线通信系统的一优选实施例的物理构成示意图。
[0015]图2是本申请图1所示实施例的系统逻辑功能示意图。
[0016]图3是本申请图1所示石壕吏的物理层工作流程示意图。
[0017]其中，1
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天线系统，2
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射频前端系统，3
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基带处理器，4
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千兆网口，5
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路由模块，6电源模块,7
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控制系统，8
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承载板，9
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低速设备节点，10
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FC总线，11
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高速数据接口，12
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DAC，13
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混频器，14
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滤波器，15
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射频放大器，16
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低噪声放大器，17
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ADC。
具体实施方式
[0018]为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
[0019]本申请第一方面提供了一种5G毫米波高速无线通信系统，如图1
‑
图3所示，主要包括设置在承载板8上的天线系统1、射频前端2及基带处理器3，天线系统1通过同轴电缆连接所述射频前端2，射频前端2通过DDF40C连接器连接基带处理器3，基带处理器3连接有路由模块5，通过路由模块5与机载设备进行数据交互，天线系统1、射频前端2及基带处理器3均通过控制接口连接控制系统7，机载传感器通过FC总线连接所述无线通信系统，飞机上的低速设备节点9通过低速接口连接至所述无线通信系统，所述基带处理器3用于对数据进行编码及数模转换，所述射频前端2用于对数据进行正交、混频及滤波处理，所述天线系统1用于发射或接收数据。
[0020]本申请的天线系统1和射频前端系统2由机上FC总线10向机载系统提供控制接口；各个功能模块的工况也由机载总线向机载系统进行汇报；低速设备9通过低速接口连接至无线模块而无需再配备FC节点网络设备。
[0021]本申请采用基于多路并行接收和单路发射的通信机制，可保证系统传输容量，并有效支持MAC层的基于多通道的业务优先级接入方式。本申请的基带处理模块3和承载板8之间采用高速插卡式连接方式；天线系统1和射频前端系统2之间包括独立的TX和RX同轴电缆以及串行控制接口，射频前端模块2和基带处理器3之间的物理接口采用DDF40C连接器连接。
[0022]本申请的天线系统采用贴片形式，8个天线分为水平极化和垂直极化两组甲(乙)，每组四个天线(ABCD)。其中甲乙组中的天线两两具有相同的方向但是极化互相垂直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种5G毫米波高速无线通信系统，其特征在于，包括设置在承载板(8)上的天线系统(1)、射频前端(2)及基带处理器(3)，天线系统(1)通过同轴电缆连接所述射频前端(2)，射频前端(2)通过DDF40C连接器连接基带处理器(3)，基带处理器(3)连接有路由模块(5)，通过路由模块(5)与机载设备进行数据交互，天线系统(1)、射频前端(2)及基带处理器(3)均通过控制接口连接控制系统(7)，机载传感器通过FC总线连接所述无线通信系统，飞机上的低速设备节点(9)通过低速接口连接至所述无线通信系统，所述基带处理器(3)用于对数据进行编码及数模转换，所述射频前端(2)用于对数据进行正交、混频及滤波处理，所述天线系统(1)用于发射或接收数据。2.如权利要求1所述的5G毫米波高速无线通信系统，其特征在于，所述低速接口包括通用串行总线GPIO。3.如权利要求1所述的5G毫米波高速无线通信系统，其特征在于，所述基带处理器(3)包括DAC(12)、ADC(17)、数字调制模块及信道编码模块，数据发射时，待发射数据帧分别经由信道编码模块、数字调制模块及DAC(12)处理为中频信号，数据接收时，中频信号依次经由ADC(17)、数字调制模块及信道编码模块形成接收数据帧。4.如权利要求1所述的5G毫米波高速无线通信系统，其特征在于，所述射频前端系统(2)包括混频器(13)、滤波器(14...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海宁，张少卿，鄂思宇，高荷福，张博文，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：