CN101188449A - 一种超短波ofdm移动多媒体传感器网络传输系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超短波OFDM移动多媒体传感器网络传输系统，包括1W数传设备以及15W线性功率放大器，其中1W数传设备由射频模块、基带模块、控制模块、电源模块组成。射频模块包含发射、接收、频率合成、控制四个单元，采用差分IQ直接变频调制、解调，双向传输。发射单元将IQ差分输入直接调制成300～400MHz的射频信号，经滤波器、功率控制电路、1W宽带线性功放、隔离器、环行器送往收发共用滤波器、天线；通过收发电平控制进行发送和接收的电路切换；天线接收信号经收发共用滤波器、环行器、隔离电路、保护电路、低噪声放大器、滤波器后直接解调出差分的IQ信号，基带模块数控信号通过解调芯片内置VGA构成基带数控AGC闭环电路。本发明传输性能佳，图像清晰。
Description
技术领域
本发明涉及一种超短波正交频分复用(OFDM)移动多媒体传感器网络传输系统。
背景技术
基于正交频分复用技术(OFDM)的超短波移动多媒体传感器网络传输系统是根据战场传感侦察中远程网络实际需求，结合警用移动图像传输应用，按照用户要求开发的全新的无线高清晰度数字图像网络传输设备。它完全符合无线图像传输的需求，是具有一定绕射能力的大功率的车载视频传输设备。该系统广泛用于战场侦察、公安应急指挥车、要员车队监护、消防武警现场指挥车和其它的紧急应急指挥系统，其主要作用是将现场的实时图像传回指挥中心，使指挥中心的指挥决策人员如身临其境，提高决策的准确性和及时性。使用该系统以后，主要指挥人员可以不必亲自跑到现场，大大提高主要首脑的指挥工作效率。
该系统的核心技术为300MHz～400MHz的超短波线性双向通讯系统。由于该系统采用了时分多址(TDMA)技术，所以具有多路同传的特点。同时由于采用了超短波频段，使得设备具有一定的绕射能力，在城区几公里的距离内，即使有楼房的阻挡，也可以经过绕射，将图像传回到指挥中心。所以，只要在城内，根据区域设立若干个基站，装有该设备的指挥车，便可以随时将图像、声音和数据等信息传回到指挥中心，也可以将指挥中心的指令下传到指挥车，实现真正的双向移动宽带通信。
该系统无阻挡传输距离为30公里。有阻挡情况下的传输距离视遮挡的情况而定，实际城区中有楼群阻挡测试的传输距离为3.5公里。
该系统的指挥中心接收天线架设高度应该尽量高，最好架设在城市的制高点上，以便最大限度地避开阻挡，减少基站数量，提高传输距离，降低整个系统的造价。
目前，国际上只有基于移动多媒体广播技术的图像传输系统。我国提出了5套地面数字电视广播传输方案：(1)广电总局广播科学研究院的“射频子带分割双载波混合调制系统”(CDTB-T)；(2)国家HDTV总体组的高级数字电视广播系统(ADTB-T)，它采用偏移正交幅度调制(OQAM调制)，为混合传输模式的单载波系统；(3)国家HDTV总体组的BDB-T系统，它基于多载波调制技术；(4)电子科技大学的“同步多载波扩频地面数字电视传输系统”(SMCC/COFDM)；(5)清华大学微波与数字通信国家重点实验室提出的“地面数字多媒体与电视广播系统”(DMB-T)，它采用时域同步正交频分复用技术(TDS-OFDM)。
国内使用的中程移动高速图像传输系统主要有二类：一类是基于DVB-T(编码正交频分复用COFDM调制)的点对点COFDM单向图像传输系统，不具备双向组网功能；另一类是视距传输TDMA多路图像传输系统以及无线MESH图像传输系统，不具备绕射能力。还有基于直接序列扩频(DSSS)的图传系统，即用WLAN网桥改，但图像效果不佳。没有具有绕射能力且双向组网的移动多媒体传感器网络，无法满足上述重要场合的应用需求，必须进行原始创新，其传输系统是设计的关键，是当今多学科高度交叉的前沿研究领域。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种超短波OFDM移动多媒体传感器网络传输系统，解决了在移动网络条件下的多路图像同时传输以及城市环境下的绕射能力问题。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
本发明公开了一种超短波OFDM移动多媒体传感器网络传输系统，包括数字信号传输设备以及15W外接功率放大器，其中数字信号传输设备由射频模块、基带模块、控制模块、电源模块组成，其特征在于：射频模块包括发射单元、接收单元、频率合成单元、以及控制单元；发射单元由依次连接的IQ信号调制芯片、滤波器、功率控制电路、功率放大模块、隔离器组成；发射单元的输入通过IQ差分接口与基带连接，输出经环行器与天线连接；接收单元由依次连接的低噪声放大器、滤波器、IQ信号解调芯片组成；接收单元的输入通过环行器与天线连接，输出通过IQ差分接口与基带连接；控制单元由一收发开关电路构成，其包括一与外接功率放大器连接的功放电源/功率控制电路、一模拟开关切换电路以及一PIN管隔离电路；所述的PIN管隔离电路与环行器相连接，功放电源/功率控制电路分别与发射单元中的IQ信号调制芯片、功率控制电路、以及功率放大模块连接，基带通过模拟开关切换电路分别与发射单元的功率控制电路以及接收单元的IQ信号解调芯片中的VGA电路的数据输入端连接；频率合成单元包括发射频率合成模块和接收频率合成模块，分别与射频模块的发射单元、接收单元的本振信号输入端连接。
所述的射频模块的工作频率为300MHz～400MHz，工作带宽6～8MHz，带宽两端各保留1MHz左右保护带宽，实际工作带宽4～6MHz。
所述的射频模块的IQ信号调制芯片和IQ信号解调芯片分别包含有直接变频电路。
所述的射频模块的IQ信号解调芯片包括两个VGA电路，基带模块数控信号通过这两个VGA构成一个具有大动态范围的基带数控AGC闭环电路。
所述的射频模块的功率放大模块为一个1W宽带线性功率放大模块。
所述的射频模块中的环行器与天线间设有一收发共用滤波器。
所述的收发共用滤波器为一个大功率容量、高带外抑制、低插损、低群时延抖动的金属腔体带通滤波器，发射单元中的发射前端滤波器和接收单元中的滤波器均为声表面波带通滤波器。
所述的射频模块的发射单元中的功率控制电路为数字衰减器。
所述的射频模块的功率检测电路仅指示RSSI信号，与AGC无关。
所述的射频模块的接收单元的输入端处设有输入保护电路。
所述的射频模块中发射单元的功率放大模块和隔离器间设有低通滤波器，接收单元的低噪声放大器的输入端处设有声表面波滤波器，以替换收发共用滤波器。
本系统建立了300MHz～400MHz中程移动高速图像传输平台，应用于战场传感侦察中远程网络传输系统、警用移动图像传输系统。
由于采用了以上的方案，使本发明具备的有益效果在于：能实现高速移动中以及遮挡情况下的多媒体网络传输，传输性能佳，图像清晰。
附图说明
图1是本发明实施例1的系统的射频模块电路结构示意图。
图2是本发明实施例2的系统的射频模块电路结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
实施例1：
一种超短波OFDM移动多媒体传感器网络传输系统，包括1W数传设备以及15W功率放大器，其中1W数传设备由射频模块、基带模块、控制模块、电源模块组成，其特征在于：射频模块采用差分IQ信号调制、解调，双向传输，具体包括发射单元、接收单元、频率合成单元、控制单元以及外置15W功率放大器17。发射单元由依次连接的IQ信号调制芯片1、滤波器2、功率控制电路3、1W线性功率放大模块4、隔离器5组成；发射单元的输入通过IQ差分接口与基带连接，输出经环行器6与收发共用滤波器13、天线连接7；接收单元由依次连接的低噪声放大器8、滤波器9、IQ信号解调芯片11组成；接收单元的输入通过环行器6与收发共用滤波器13、天线7连接，输出通过IQ差分接口与基带连接；控制单元由一收发开关电路构成，其包括一与外接15W功率放大器连接的功放电源/功率控制电路18、一模拟开关切换电路12以及一PIN管隔离电路19；PIN管隔离电路19与环行器6相连接，功放电源/功率控制电路18分别与发射单元中的IQ信号调制芯片1、功率控制电路3、以及1W功率放大模块4连接，基带通过模拟开关切换电路12分别与发射单元的功率控制电路3以及接收单元的IQ信号解调芯片中的VGA电路10的数据输入端连接；频率合成单元包括发射频率合成模块和接收频率合成模块，分别与射频模块的发射单元、接收单元的本振信号输入端连接。环行器6与天线7间设有一个收发共用滤波器13，该滤波器为金属腔体带通滤波器。所述的射频模块的IQ信号解调芯片包括两个VGA电路10，基带模块数控信号通过这两个VGA构成一个具有大动态范围的基带数控AGC闭环电路。所述的射频模块的发射单元中的滤波器2和接收单元中的滤波器9均为声表面波滤波器。所述的射频模块的发射单元中的功率控制电路3采用数字衰减器。所述的射频模块的接收单元的输入端处设有输入保护电路14。
发射单元将IQ差分输入经调制芯片直接调制成300～400MHz的射频信号，经功率控制、功放、隔离器、环行器送往收发共用滤波器、天线；通过收发电平控制进行发送和接收的切换；接收单元对接收信号进行滤波、低噪声放大器后送IQ解调芯片解调出差分的IQ信号，IQ信号解调芯片包括两个VGA电路，基带模块数控信号通过这两个VGA构成一个具有大动态范围的基带数控AGC闭环电路。工作模式采用半双工模式；频率合成单元为发射单元和接收单元提供本振信号。
系统的射频模块如图1所示，为提高接收灵敏度和带外抑制，采用一个收发共用大功率容量、高带外抑制、低插损、低群时延抖动的金属腔体滤波器的方案，控制群时延抖动小于30ns，但金属腔体滤波器体积较大，成本较高。
实施例2：
一种超短波OFDM移动多媒体传感器网络传输系统，与实施例1基本一致，区别在于：去除环行器6与天线7间的收发共用滤波器13；以及于所述的射频模块中发射单元的1W功率放大模块4和隔离器5间设有低通滤波器15，接收单元的低噪声放大器8的输入端处设有声表面带通滤波器16。
系统的射频模块如图2所示，为降低成本、减小体积以及滤波器群时延抖动，在接收单元采用声表面波滤波器，在发射单元采用低通滤波器，群时延抖动小于10ns，技术指标更好，但由于声表面波滤波器插损较大，灵敏度将相应下降，可作为备用方案。
Claims (10)
1.超短波OFDM移动多媒体传感器网络传输系统，包括数字信号传输设备以及外接功率放大器，其中数字信号传输设备由射频模块、基带模块、控制模块、电源模块组成，其特征在于：射频模块包括发射单元、接收单元、频率合成单元、以及控制单元；发射单元由依次连接的IQ信号调制芯片、滤波器、功率控制电路、功率放大模块、隔离器组成；发射单元的输入通过IQ差分接口与基带连接，输出经环行器与天线连接；接收单元由依次连接的低噪声放大器、滤波器、IQ信号解调芯片组成；接收单元的输入通过环行器与天线连接，输出通过IQ差分接口与基带连接；控制单元由一收发开关电路构成，其包括一与外接功率放大器连接的功放电源/功率控制电路、一模拟开关切换电路以及一PIN管隔离电路；所述的PIN管隔离电路与环行器相连接，功放电源/功率控制电路分别与发射单元中的IQ信号调制芯片、功率控制电路、以及功率放大模块连接，基带通过模拟开关切换电路分别与发射单元的功率控制电路以及接收单元的IQ信号解调芯片中的VGA电路的数据输入端连接；频率合成单元包括发射频率合成模块和接收频率合成模块，分别与射频模块的发射单元、接收单元的本振信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的超短波OFDM移动多媒体传感器网络传输系统，其特征在于：所述的射频模块的IQ信号调制芯片和IQ信号解调芯片分别包含有直接变频电路。
3.根据权利要求1所述的超短波OFDM移动多媒体传感器网络传输系统，其特征在于：所述的射频模块的IQ信号解调芯片包含有两个VGA电路，基带模块数控信号通过这两个VGA电路构成一个具有大动态范围的基带数控自动增益控制闭环电路。
4.根据权利要求1所述的超短波OFDM移动多媒体传感器网络传输系统，其特征在于：所述的射频模块发射单元的功率放大模块为一个1W宽带线性功率放大模块。
5.根据权利要求1所述的超短波OFDM移动多媒体传感器网络传输系统，其特征在于：所述的射频模块中的环行器与天线间设有一收发共用滤波器。
6.根据权利要求1所述的超短波OFDM移动多媒体传感器网络传输系统，其特征在于：所述的收发共用滤波器为一金属腔体的带通滤波器，射频模块发射单元和接收单元中的滤波器均为声表面波带通滤波器。
7.根据权利要求1所述的超短波OFDM移动多媒体传感器网络传输系统，其特征在于：所述的射频模块的发射单元中的功率控制电路为数字衰减器。
8.根据权利要求1所述的超短波OFDM移动多媒体传感器网络传输系统，其特征在于：所述的射频模块中发射单元的功率放大模块和隔离器间设有低通滤波器，接收单元的低噪声放大器的输入端处设有声表面波带通滤波器。
9.根据权利要求1所述的超短波OFDM移动多媒体传感器网络传输系统，其特征在于：所述的外接功率放大器的功率为15W。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的超短波OFDM移动多媒体传感器网络传输系统，其特征在于：所述的射频模块的接收单元的输入端处设有输入保护电路。
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