一种基于MIMO技术的无线数据链终端及通信方法技术

本发明专利技术提供了一种基于MIMO技术的无线数据链终端及通信方法，包括：S1：将GPS模块、电源模块、综合控制模块、多组收发模块均正确安装在负载模块上；S2：综合控制模块将原数据切片包装成多个发射数据帧并发送至接收端；S3：收发模块对接收端发来的回执信号进行解调，得到各自的码元时钟、信号锁定状态和接收数据帧；S4：每次接收信号后，综合控制模块根据信号锁定状态确定该收发模块接收的是否是正确的接收数据帧，并发送确认回执信号。本发明专利技术过在负载模块的六面上均安装收发模块，以全方位地通过不同频率收发信号，互为备份，接收结果经综合控制模块进行正确性仲裁、采用、存储或转发，大大提高了无线数据链终端的通信质量和可靠性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于MIMO技术的无线数据链终端及通信方法


[0001]本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及一种基于MIMO技术的无线数据链终端及通信方法。

技术介绍

[0002]无线数据链终端普遍用于军用多目标测控系统中。这类装置采用FDD(频分)或者TDD(时分)协议实现一定空域内的多终端设备之间的数据链路通信。
[0003]传统无线数据链终端普遍采用单天线收发技术完成载波信号的辐射与接收，但这种单天线系统受天线安装位置的限制较大，通信终端之间的相对位置发生变化时，单个天线的波瓣范围会影响通信质量，同时单天线的接收信号的效率优先，整个系统通信带宽低，抗通道衰落能力差。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中所存在的不足，本专利技术提供了一种基于MIMO技术的无线数据链终端及通信方法，通过在负载模块的六面上均安装收发模块，以全方位地通过不同频率收发信号，互为备份，接收结果经综合控制模块进行正确性仲裁、采用、存储或转发，大大提高了无线数据链终端的通信质量和可靠性并消除多径衰落的影响。
[0005]根据本专利技术的实施例，一种基于MIMO技术的无线数据链终端，包括GPS模块、负载模块、电源模块、综合控制模块和多组收发模块，多组收发模块均匀分布固定在负载模块的六面；
[0006]所述GPS模块安装在负载模块的中心处并与其他所有模块电性连接，用于定位负载模块在空间上的位置以及所有收发模块的接发方向并将位置信息发送至综合控制模块；
[0007]所述电源模块固定在负载模块上并与其他所有模块电性连接，用于为整个终端供电；
[0008]所述收发模块用于接收无线信号并对其进行调制和解调，并将相关数据发送至综合控制模块；
[0009]所述综合控制模块与收发模块电性连接，用于控制收发模块的运行和对相关数据的处理。
[0010]优选地，所述负载模块包括无人机，所述收发模块包括收发天线。
[0011]另一方面，根据本专利技术实施例，还提供了一种基于MIMO技术的无线数据链终端的通信方法，其包括：
[0012]S1：将GPS模块、电源模块、综合控制模块、多组收发模块均正确安装在负载模块上，同时设置好收发模块的收发频率；
[0013]S2：综合控制模块将原数据以高字节在前、高位先发的要求排列并切片包装成多个发射数据帧，每个发射数据帧均需被所有收发模块利用相同的码元时钟进行调制后以不同的频率同时发射一次至接收端；
[0014]S3：收发模块多次接收多组接收端发回的回执信号，每次接收回执信号时均以不同的频率同时接收同一个信号并进行解调，得到各自的码元时钟、信号锁定状态和接收数据帧；
[0015]S4：每次接收信号后，综合控制模块根据信号锁定状态确定该收发模块接收的是否是正确的接收数据帧，之后将所有正确的接收数据帧按顺序拼接成总数据并与原数据进行对比，若对比完全相同，则以接收到正确的接收数据帧的收发模块向接收端发送确认回执信号。
[0016]优选地，所述发射数据帧和接收数据帧均包括：2字节帧同步数据+2字节帧计数+1字节的源头发射设备代码+251字节业务数据；其中从每个收发模块发送发射数据帧的帧同步数据不同。
[0017]优选地，所述信号锁定状态的获取方法如下：收发模块同步解调各自频率下接收到的同一个回执信号，并以相同的码元时钟搜索接收数据帧中的帧同步数据，当搜索到设定的帧同步数据后向综合测控模块上报信号锁定状态。
[0018]优选地，所述GPS模块还会记录负载模块的位置以及所有收发模块的接发方向，并将位置信息实时发送至综合控制模块，综合控制模块根据位置信息判断所有收发模块的接发方向是否与接收端背离，并在S2中需根据未与接收端背离的收发模块数量将原数据进行均分切片再包装。
[0019]优选地，所述GPS模块记录负载模块的位置以及收发模块的接发方向的时间间隔为1秒。
[0020]相比于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
[0021](1)采用6组分别安装在负载模块六面上的收发模块来收发信号，拓展了天线的覆盖范围，可全空域实现无线收发通信，克服了单天线系统的定向通信对设备朝向或设备载体飞行姿态的限制。
[0022](2)多个收发模块全方位地在不同频率下收发信号，互为备份，接收结果经综合控制模块进行正确性仲裁、采用、存储或转发，大大提高了无线数据链终端的通信质量和可靠性。
[0023](3)动态选择与接收端相对的收发模块并根据其数量来对原数据进行均分切片再包装发送以及数据的接收合并，可以提高数据通信的实时性和拓展数据通信带宽，避免数据帧丢失，减少误码率。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例的系统原理图。
[0025]图2为本专利技术实施例的单个收发天线的信号覆盖范围示意图。
[0026]图3为本专利技术实施例的六方向收发天线的信号覆盖范围示意图。
[0027]图4为本专利技术实施例的多通道冗余原理图。
[0028]图5为本专利技术实施例的数据切片和接发原理图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图及实施例对本专利技术中的技术方案进一步说明。
[0030]如图1所示，本专利技术实施例提出了一种基于MIMO技术的无线数据链终端，包括GPS模块、负载模块、电源模块、综合控制模块和六组收发模块，所有模块均采用VPX标准设计，六组收发模块分别安装在负载模块的上下、左右、前后六面上并给6组收发模块按1～6的顺序进行编号，其中：
[0031]GPS模块安装在负载模块的中心处并与其他所有模块电性连接，用于定位负载模块在空间上的位置以及所有收发模块的接发方向并将位置信息发送至综合控制模块；
[0032]电源模块固定在负载模块上并与其他所有模块电性连接，用于为整个终端供电；
[0033]收发模块用于接收无线信号并对其进行调制和解调，并将相关数据发送至综合控制模块；
[0034]综合控制模块与收发模块电性连接，用于控制收发模块的运行和对相关数据的处理。
[0035]6组收发模块的收发频率、使能控制、收发时序都由综合控制模块进行调度，综合控制模块可根据实际应用场景的需要选择6组收发模块的一个或多个模块参与数据的通信与合成，从图2和图3的收发天线信号覆盖范围比较可知。多天线系统可全空域实现无线收发通信。克服了单天线系统的定向通信对设备朝向或设备载体飞行姿态的限制
[0036]另一方面，本专利技术实施例还提供了一种基于MIMO技术的无线数据链终端的通信方法，其包括如下步骤：
[0037]S1：将GPS模块、电源模块、综合控制模块、6组收发模块均正确安装在无人机上，然后将6组收发模块的收发频率设置不同的值，以避免在收发模块在收发信号时出现同频干扰，出现丢帧的情况，减少误码率，之后开始收发数据。
[0038]采用多组收发天线来收发信号，拓展了天线的覆盖范围，可全空域实现无线收发通信，克服了单天线系统的定向通信对设备朝向或设备载体飞行姿态的限制。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于MIMO技术的无线数据链终端，其特征在于：包括GPS模块、负载模块、电源模块、综合控制模块和多组收发模块，多组收发模块均匀分布固定在负载模块的六面；所述GPS模块安装在负载模块的中心处并与其他所有模块电性连接，用于定位负载模块在空间上的位置以及所有收发模块的接发方向并将位置信息发送至综合控制模块；所述电源模块固定在负载模块上并与其他所有模块电性连接，用于为整个终端供电；所述收发模块用于接收无线信号并对其进行调制和解调，并将相关数据发送至综合控制模块；所述综合控制模块与收发模块电性连接，用于控制收发模块的运行和对相关数据的处理。2.如权利要求1所述的一种基于MIMO技术的无线数据链终端，其特征在于：所述负载模块包括无人机，所述收发模块包括收发天线。3.一种基于MIMO技术的无线数据链终端的通信方法，其特征在于：该方法包括：S1：将GPS模块、电源模块、综合控制模块、多组收发模块均正确安装在负载模块上，同时设置好收发模块的收发频率；S2：综合控制模块将原数据以高字节在前、高位先发的要求排列并切片包装成多个发射数据帧，每个发射数据帧均需被所有收发模块利用相同的码元时钟进行调制后以不同的频率同时发射一次至接收端；S3：收发模块多次接收多组接收端发回的回执信号，每次接收回执信号时均以不同的频率同时接收同一个信号并进行解调，得到各自的码元时钟、信号锁定状态和接收数据帧；S4：每次接收信号后，综合...

【专利技术属性】
技术研发人员：王远云，蒋浩，刘世涛，李思达，
申请(专利权)人：重庆航天新世纪卫星应用技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：