CN102195666A

CN102195666A - Vhf、uhf频段宽带高速数据传输平台

Info

Publication number: CN102195666A
Application number: CN2011100931762A
Authority: CN
Inventors: 张宝强; 谭文生; 马允龙; 梁峰; 强莉娟; 唐宏震
Original assignee: Shaanxi Fenghuo Communication Group Co Ltd
Current assignee: Shaanxi Fenghuo Communication Group Co Ltd
Priority date: 2011-04-14
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2011-09-21

Abstract

本发明公开了一种VHF、UHF频段宽带高速数据传输平台，包括功放和滤波器模块、射频信道模块和数字信号处理模块；所述射频信道模块先将射频信号变为中频信号，再对中频信号进行采样，变换成数字信号发送给数字信息处理模块。利用软件无线电技术，根据不同的使用要求、通信环境以及用户需求，动态调整中频带宽(中频带宽可在25KHz-8MHz范围内调整)。在窄带中频带宽条件下，运行传统窄带低速波形，与传统电台互联互通。在宽带中频带宽条件下，运行宽带高速波形，完成大容量高速数据传输。宽带高速数据传输平台能够支持多种波形和工作模式，满足30MHz-512MHz频段范围内的宽带高速数据传输需求。

Description

VHF、UHF频段宽带高速数据传输平台

技术领域

本发明涉及一种VHF、UHF频段宽带高速数据传输平台，属于(军用)无线通信领域，如陆军装甲车辆、空降、陆战队和特种作战部队等域。

背景技术

随着二十世纪末信息技术的飞速发展，网络互联技术开始应用于军事领域，21世纪的数字化部队将对通信速率、容量、互通性有更高要求，由此引发了一场作战方式的革命性变革——网络中心战。传统作战方式由于受到通信能力的限制，所以只能依靠各作战单元自身的态势感知能力、指挥控制能力、机动能力、杀伤能力、生存能力以及数量来形成其战斗力，而网络中心战则由于利用了先进的通信和网络技术，所以主要依靠作战单元间的合作和协同来产生战斗力。战场态势瞬息万变，通信数据量巨大，作战部队对传统军用通信电台在传输速率、信道带宽、通信距离、移动接收、通信组网及抗干扰能力等方面均提出更高要求，作战部队所使用电台的带宽和性能、功能会对其作战能力产生重大的影响。

发明内容

在上述背景下，采用软件无线电及宽带高速波形技术，提供一种VHF、UHF频段的宽带高速数据传输平台。具体采用如下技术方案：

一种VHF、UHF频段宽带高速数据传输平台，包括功放和滤波器模块、射频信道模块和数字信号处理模块；所述射频信道模块先将射频信号变为中频信号发送给数字信息处理模块。

所述的数据传输平台，所述射频信道模块中，接收过程：接收来自功放滤波器模块的有用射频信号，利用一级混频器上变频至高中频868MHz，高中频经滤波放大后经二级混频器下变频至低中频21.4MHz，低中频再经滤波器、放大器，滤波、放大后送往数字信号处理模块进行后续处理。

所述的数据传输平台，所述射频信道模块发射过程：将来自数字信号处理模块的已调中频信号经滤波器、放大器，滤波、放大后进行频谱搬移，先经二级混频器搬移至一中频868MHz，滤波放大后再经一级混频器搬到射频频段后送往功放和滤波器模块进行功率放大、谐波滤波处理，最后通过天线辐射出去。

所述的数据传输平台，所述数字信息处理模块中，接收处理：数字信号处理模块从射频信道模块处接收中频信号后在A/D部分进行高速A/D采样数字化，采样的数字信号在数字下变频部分完成数字下变频，在滤波器部分进行滤波处理，将高速数据流变为基带数据流，在基带数据处理部分中完成系统同步、频偏估计与校正、信道估计与均衡、解扩、信道译码以及信号解调。

所述的数据传输平台，所述数字信息处理模块中，发射处理：综合业务处理单元将从外部接口收到的数据信息进行打包处理后送入基带数据处理部分，基带数据处理单元完成用户数据的信源、信道编码、交织、加密、扩频和调制处理，然后在数字上变频部分进行数字上变频处理，送给D/A完成数模转换。经过射频信道处理，最后经过功放和滤波模块处理，送至发射天线。

利用软件无线电技术，根据不同的使用要求、通信环境以及用户需求，动态调整中频带宽(中频带宽可在25KHz-8MHz范围内调整)。在窄带中频带宽条件下，运行传统窄带低速波形，与传统电台互联互通。在宽带中频带宽条件下，运行宽带高速波形，完成大容量高速数据传输。宽带高速数据传输平台能够支持多种波形和工作模式，满足30MHz-512MHz频段范围内的宽带高速数据传输需求。

附图说明

图1功放和滤波器模块的原理框图；

图2信道模块接收通道原理框图；

图3信道模块发射通道原理框图；

图4数字信息处理模块功能原理框图；

图5宽带高速数据传输平台的原理框图。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

参考图5，VHF、UHF频段宽带高速数据传输平台，包括功放和滤波器模块、射频信道模块和数字信号处理模块，还包括电源与控制模块、显控及音频接口模块、显示终端以及收发共用天线等部分。模块之间通过数据及控制接口连接，电源模块为各种功能模块提供所需电压。天线采用收发共用30MHz-512MHz宽带天线。

图1为功放和滤波器模块原理框图，该模块用于完成发射时的宽带射频功率放大及谐波滤波任务，放大输入的信号，使之达到足够高的功率电平，以满足发射天线或负载单元的要求。发射过程：来自射频信道模块的发射频信号，经驻波比保护电路、温度保护(热保护电路)电路，送入可变衰减器(由射频信道模块的控制处理部分根据平台输出功率要求对输入的射频信号进行可变衰减控制)，利用宽带放大器进行宽带功率放大至所需功率，经谐波滤波器单元(由射频信道模块的控制处理部分根据平台工作频率要求控制六波段开关切换波段)滤除谐波，由射频信道模块控制处理部分控制收发开关切换至发状态后，由天线辐射出去。定向耦合器进行前、后向功率采样，采样信号通过控制接口送往射频信道模块控制处理部分。功放和滤波器模块的各种控制都经控制接口由射频信道模块控制处理部分控制。

射频信道模块工作频率为30～512MHz，根据当前相关器件的性能，现阶段难以实现30～512MHz射频信号的直接采样数字化(射频数字化)，因此采用中频数字化，即先将射频信号变为中频信号，由数字信息处理模块进行采样，变换成数字信号进行后续处理。

采用软件无线电技术及线性信道技术，构建宽带中频数字化通用硬件平台，使其可支持定频、跳频、扩频等多种工作模式。射频信道模块支持话音、数据、图像和视频传输，可与现有电台互连互通，可支持中、高速跳频通信。

衰减器的使用使整个模块均工作在线性状态，从而该模块可支持各种线性、非线性调制方式。频率合成器使其可支持中、高速跳频通信。控制处理部分进行中频带宽调整和功能切换，以满足数字信号处理单元的处理要求。

如图2、图3所示，为射频信道模块的接收通路、发射通路原理框图，射频信道模块采用两次变频的超外差结构，其收发工作流程如下：

接收过程：从宽带天线接收的有用射频(30～512MHz)信号，经功放滤波器模块，通过大信号保护电路和滤波器1、衰减器1、放大器1、滤波器2，滤波、放大后，利用混频器1上变频至高中频868MHz，高中频经滤波器3、放大器2，滤波、放大后，利用混频器2下变频至低中频21.4MHz，低中频再经滤波器4、衰减器2、放大器3，滤波、放大后，送往数字信号处理模块进行后续处理。控制处理部分对各衰减器衰减量的控制，可避免大信号输入时放大器饱和，使整个信道保持线性；控制处理部分对滤波器2的频段控制，使滤波器分段切换，更好的滤除射频带外无用信号；控制处理部分根据数字信号处理模块工作模式，对滤波器4的带宽进行控制，调整二中频滤波器带宽，以适应数字信号处理模块处理要求；控制处理部分通过控制频率合成器，为混频器1提供相应射频频率的本振信号。控制处理部分通过数字接口与数字信号处理模块进行通信。控制处理部分控制功放滤波器模块进行收发切换。

发射过程：来自数字信号处理模块的已调中频信号(低中频21.4MHz)经滤波器5、放大器4，滤波、放大后，进行频谱搬移，先经混频器2搬移至高中频868MHz，放大器5、滤波器6，放大、滤波后，再经混频器1搬到射频(30～512MHz)频段，经滤波器2、衰减器3、放大器6，放大、滤波后，送往功放和滤波器模块处理，最后通过天线辐射出去。控制处理部分对衰减器3减量进行控制，使输出到功放滤波器模块的射频信号幅度相对稳定；控制处理部分对滤波器2进行频段控制，使滤波器分段切换，更好的滤除射频带外无用信号；控制处理部分根据数字信号处理模块工作模式，对滤波器5的带宽进行控制，调整二中频滤波器带宽，对应数字信号处理模块处理要求；控制处理部分通过控制频率合成器，为混频器1提供相应射频频率的本振信号；控制处理部分对功放滤波器模块进行采样信号采集，可变衰减器(ALC控制)、谐波滤波器波段、收发控制。

利用信道模块中的控制处理部分对衰减器衰减量、滤波器频段、频率合成器输出振频率、二中频滤波器带宽等进行控制(具体由FPGA实现)，实现30～512MHz范围内的射频信道可编程设计。

如图4所示为数字信号处理模块的原理框图，数字信号处理模块运行宽带高速波形，实现高速数据传输。

接收处理：数字信号处理模块从射频信道模块处接收中频信号后在A/D模块进行高速A/D采样数字化，采样的数字信号在数字下变频部分完成数字下变频(DDC)，在滤波器部分进行滤波处理，将高速数据流变为基带数据流，在基带数据处理部分中完成系统同步(载波同步、符号同步和定时同步)、频偏估计与校正、信道估计与均衡、解扩、信道译码以及信号解调。解调出的用户数据由综合业务处理部分统一管理，通过外部接口送至显示器(视频图像数据)、音箱(话音数据)等外部设备。

发射处理：综合业务处理部分将从外部接口收到的数据信息进行打包处理后送入基带数据处理部分，基带数据处理部分完成用户数据的信源、信道编码、交织、加密、扩频和调制处理，然后在数字上变频部分进行数字上变频(DUC)处理，送给D/A完成数模转换。经过射频信道处理，最后经过功放和滤波模块处理，送至发射天线，完成整个发射工作。

在硬件平台(VHF、UHF频段宽带高速数据传输平台)的基础上，采用宽带高速波形可以实现话音数据、视频图像的高速传输。在工作频段30MHz～512MHz、信道带宽≤8MHz的条件下，实现用户数据速率2Mbps～8Mbps。

硬件平台支持两种体制的宽带高速波形：单载波和多载波OFDM体制。单载波模式下，采用单载波频域均衡SC-FDE技术以及快速准确的同步技术。多载波OFDM体制下，采用LDPC纠错码和快速的时频同步技术。宽带高速波形在数字信号处理模块中运行。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种VHF、UHF频段宽带高速数据传输平台，其特征在于，包括功放和滤波器模块、射频信道模块和数字信号处理模块；所述射频信道模块先将射频信号变为中频信号，再对中频信号进行采样，变换成数字信号发送给数字信息处理模块。

2.根据权利要求1所述的数据传输平台，其特征在于，所述射频信道模块中，接收过程：从功放滤波器模块收发开关(切换至收状态)接收有用射频信号，经滤波放大后，利用一级混频器上变频至一中频868MHz，一中频信号经滤波、放大后，利用二级混频器下变频至二中频21.4MHz，二中频信号再经滤波、放大后送往数字信号处理模块进行后续处理。

3.根据权利要求1所述的数据传输平台，其特征在于，所述射频信道模块发射过程：将来自数字信号处理模块的已调中频信号经滤波器、放大器，滤波、放大后进行频谱搬移，先经二级混频器搬移至一中频868MHz，滤波放大后再经一级混频器搬到射频频段后送往功放和滤波器模块进行功率放大、滤波处理，最后通过天线辐射出去。

4.根据权利要求1所述的数据传输平台，其特征在于，所述数字信息处理模块中，接收处理：数字信号处理模块从射频信道模块处接收中频信号后在A/D部分进行高速A/D采样数字化，采样的数字信号在数字下变频部分完成下变频，在滤波器部分进行滤波处理，将高速数据流变为基带数据流，在基带数据处理部分中完成系统同步、频偏估计与校正、信道估计与均衡、解扩、信道译码以及信号解调。

5.根据权利要求1所述的数据传输平台，其特征在于，所述数字信息处理模块中，发射处理：综合业务处理部分将从外部接口收到的数据信息进行打包处理后送入基带数据处理部分，基带数据处理部分完成用户数据的信源、信道编码、交织、加密、扩频和调制处理，然后在数字上变频部分进行数字上变频处理，送给D/A完成数模转换。经过射频信道处理，最后经过功放和滤波模块处理，送至发射天线。