CN104394115B - 基于ofdm和sc_fde共同应用的无线通信装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于OFDM和SC_FDE共同应用的无线通信装置，它由天线、功放单元、变频与滤波单元、业务数据接口单元、基带处理单元、接收电平估计单元和调制模式选择单元组成。它解决了在无线通信中通信距离与数据速率之间的问题，可以在远距离时实现低速可靠通信，近距离时实现高速数据传输，该设备具有集成化程度高、设备可靠性高和通信能力强等优点,在实际工程中有着比较广泛的应用前景。

Description

基于OFDM和SC_FDE共同应用的无线通信装置
技术领域
本发明涉及一种无线通信装置，特别是一种基于OFDM和SC_FDE共同应用的无线通信装置。
背景技术
现有通信设备中通常只有一种调制模式，OFDM或SC_FDE模式。在无线通信中，由于信号衰减快，为保证远距离可靠通信，无线通信设备通常功放效率较高，传输速率较低，常采用SC_FDE模式；在近距离通信时，由于OFDM频谱利用率高，传输速率高，常采用OFDM模式。通信设备若采用SC_FDE模式则在近距离时数据速率较低，若采用OFDM模式则在远距离时功放效率低，传输距离近。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于OFDM和SC_FDE共同应用的无线通信装置。该装置在远距离下使用SC_FDE模式，充分提高功放效率，保证可靠通信；近距离下使用OFDM模式，充分提高频谱利用率，大幅提高数据传输速率的方式。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案为：基于OFDM和SC_FDE共同应用的无线通信装置，包括天线1、功放单元2、变频与滤波单元3、业务数据接口单元5、接收电平估计单元6和调制模式选择单元7，其特征在于：还包括基带处理单元4；
业务数据接口单元5的输入端口1接收外部输入的业务数据，进行组帧处理形成已成帧业务数据并由输出端口3输出至基带处理单元4的输入端口1；调制模式选择单元7的输出端口2输出模式选择信号至基带处理单元4的输入端口5；基带处理单元4将接收的已成帧业务数据生成基带信号，将基带信号由模式选择信号进行选择后形成模式选择后的基带信号并由基带处理单元4的输出端口3输出至变频与滤波单元3的输入端口1；变频与滤波单元3将模式选择后的基带信号进行混频，产生射频信号并由输出端口3输出至功放单元2的输入端口1；功放单元2将射频信号进行功率放大形成放大后的射频信号由输出端口2输出至天线1的输入端口1；天线1将放大后的射频信号发送到自由空间；
天线1将接收到的放大后的射频信号由输出端口2输出至变频与滤波单元3的输入端口4；变频与滤波单元3将接收的放大后的射频信号混频、滤波和低噪声放大后产生恢复出的基带信号，由输出端口2分别输出至接收电平估计单元6的输入端口1和基带处理单元4的输入端口4；接收电平估计单元6将恢复出的基带信号估计出电平值后由输出端口2输出至调制模式选择单元7的输入端口1；调制模式选择单元7将电平值进行电平判决处理形成模式选择信号并由输出端口2输出至基带处理单元4的输入端口5；基带处理单元4将恢复出的基带信号进行解调，生成新的成帧业务数据，由模式选择信号选择后由输出端口2输出至业务数据接口单元5的输入端口4；业务数据接口单元5将模式选择后的新的成帧业务数据进行解帧处理后由业务数据接口单元5输出端口2输出新的业务数据。
其中，所述的基带处理单元4包括D/A单元8、调制数据输出模块9、OFDM调制器10、SC_FDE调制器11、A/D单元12、OFDM解调器13、SC_FDE解调器14和解调数据输出模块15；调制模式选择单元7的输出端口2将模式选择信号分别输出至调制数据输出模块9的输入端口3和解调数据输出模块15的输入端口2；业务数据接口单元5将要发送的已成帧业务数据由输出端口3分别输出至OFDM调制器10的输入端口1和SC_FDE调制器11的输入端口1；OFDM调制器10调制出OFDM数字基带信号由输出端口2输出至调制数据输出模块9的输入端口1，SC_FDE调制器11调制出SC_FDE数字基带信号由输出端口2输出至调制数据输出模块9的输入端口2；调制数据输出模块9根据输入的模式选择信号选择OFDM数字基带信号或者SC_FDE数字基带信号并由输出端口4输出至D/A单元8的输入端口1；D/A单元8将收到的数字基带信号进行D/A转换形成模拟基带信号并由输出端口2输出至变频与滤波单元3的输入端口1；变频与滤波单元3将模拟基带信号进行变频与滤波处理形成中频模拟基带信号并由输出端口2输出至A/D单元12的输入端口1；A/D单元12将中频模拟基带信号进行A/D转换形成中频数字基带信号并由输出端口2分别输出至OFDM解调器13的输入端口1和SC_FDE解调器14的输入端口1；OFDM解调器13将接收到的中频数字基带信号进行解调后形成新的成帧业务数据并由输出端口2输出至解调数据输出模块15的输入端口1，SC_FDE解调器14将接收到的中频数字基带信号进行解调后形成新的成帧业务数据并由输出端口2输出至解调数据输出模块15的输入端口4；解调数据输出模块15将接收到的两路新的成帧业务数据由模式选择信号选择一路新的成帧业务数据并由输出端口3输出至业务数据接口单元5的输入端口4。
本发明相比背景技术具有如下优点：
1.本发明在远距离30KM通信时数据传输速率为10Mbps，在近距离1KM时数据传输速率可达54Mbps，所以该设备的通信能力远超常见的无线通信设备，可以实现远距离可靠通信、近距离高速数据传输。
2.本发明的使用的OFDM和SC_FDE的调制方式在结构上相似性很大，在实现时可充分复用相关模块，降低实现的复杂性，性能稳定可靠。
3.本发明设备集成化程度高，因此体积小，重量轻，性能稳定可靠。
附图说明
图1是本发明的电原理方框图；
图2是本发明的基带处理单元的电原理方框图。
具体实施方式
参照图1，本发明由天线1、功放单元2、变频与滤波单元3、基带处理单元4、业务数据接口单元5、接收电平估计单元6和调制模式选择单元7组成，图1是本发明的电原理方框图，实施例按图1连接线路。
业务数据接口单元5接收外部输入的业务数据并对业务数据进行组帧处理；调制模式选择单元7输出模式选择信号；基带处理单元4将收到的已成帧业务数据生成基带信号，将基带信号由模式选择信号进行选择；变频与滤波单元3将收到的基带信号进行混频产生射频信号；功放单元2将射频信号进行功率放大，天线1将放大后的射频信号发送到自由空间。
天线1将接收到的放大的射频信号输出；变频与滤波单元3将接收的射频信号混频、滤波和低噪声放大后产生恢复出的基带信号；接收电平估计单元6将恢复基带信号估计出的电平值，调制模式选择单元7进行电平判决处理后输出模式选择信号；基带处理单元4将恢复基带信号进行解调，生成的新的成帧业务数据并由模式选择信号选择；业务数据接口单元5进行解帧处理后输出新的业务数据。
参照图2，基带处理单元4由D/A单元8、调制数据输出模块9、OFDM调制器10、SC_FDE调制器11、A/D单元12、OFDM解调器13、SC_FDE解调器14和解调数据输出模块15构成，图2是基带处理单元的电原理方框图，实施例按照图2连接电路。调制模式选择单元7将模式选择信号分别输出至调制数据输出模块9和解调数据输出模块15；业务数据接口单元5将已成帧业务数据分别输出至OFDM调制器10和SC_FDE调制器11，OFDM调制器10调制出OFDM数字基带信号，SC_FDE调制器11调制出SC_FDE数字基带信号；调制数据输出模块9根据调制模式选择单元7的模式选择信号选择一路信号输出；D/A单元8将收到的数字基带信号转换为模拟基带信号；变频与滤波单元3将模拟基带信号进行变频与滤波处理得到中频模拟基带信号；A/D单元12将中频模拟基带信号转换中频数字基带信号，分别输出至OFDM解调器13和SC_FDE解调器14，OFDM解调器13和SC_FDE解调器14将接收到中频数字基带信号分别进行解调；解调数据输出模块15根据调制模式选择单元7的模式选择信号选择一路解调数据输出。
本发明的天线是定向天线。
本发明D/A单元8负责数据的D/A转换，本设计中采用AD公司的AD9642芯片。
本发明A/D单元12负责数据的A/D转换，A/D转换的的精度会决定信噪比测试的精确度，本设计采用AD公司的AD9788芯片。
本发明基带处理单元4的其他的数字部分电路采用FPGA完成，根据本设计需要的计算量，FPGA选用ALTERA公司的Stratix II系列的EP4SGX230FF35C4芯片。
本发明简要工作原理如下：
业务数据接口单元发送的业务数据经过OFDM和SC_FDE调制，模式选择信号选择，D/A转换后经过无线信道发射出去，另外的一个设备接收到数据之后经过变频滤波，A/D转换，OFDM和SC_FDE解调，模式选择信号选择之后，将最后生成的解调数据输出至业务数据接口单元。
本发明安装结构如下：
本发明把图2中基带处理单元的所有电路器件安装在一块长×宽为80×50mm的印制板上，把图1中所有电路器件安装在一块长×宽为100×80mm的印制板上，最后，把两块电路板通过射频电缆连接，然后把两块印制板安装在一个长、宽、高为150×100×30mm的盒子内，组装成本发明。

Claims (2)

1.基于OFDM和SC_FDE共同应用的无线通信装置，包括天线(1)、功放单元(2)、变频与滤波单元(3)、业务数据接口单元(5)、接收电平估计单元(6)和调制模式选择单元(7)，其特征在于：还包括基带处理单元(4)；
业务数据接口单元(5)的输入端口1接收外部输入的业务数据，进行组帧处理形成已成帧业务数据并由输出端口3输出至基带处理单元(4)的输入端口1；调制模式选择单元(7)的输出端口2输出模式选择信号至基带处理单元(4)的输入端口5；基带处理单元(4)将接收的已成帧业务数据生成基带信号，将基带信号由模式选择信号进行选择后形成模式选择后的基带信号并由基带处理单元(4)的输出端口3输出至变频与滤波单元(3)的输入端口1；变频与滤波单元(3)将模式选择后的基带信号进行混频，产生射频信号并由输出端口3输出至功放单元(2)的输入端口1；功放单元(2)将射频信号进行功率放大形成放大后的射频信号由输出端口2输出至天线(1)的输入端口1；天线(1)将放大后的射频信号发送到自由空间；
天线(1)将接收到的放大后的射频信号由输出端口2输出至变频与滤波单元(3)的输入端口4；变频与滤波单元(3)将接收的放大后的射频信号混频、滤波和低噪声放大后产生恢复出的基带信号，由输出端口2分别输出至接收电平估计单元(6)的输入端口1和基带处理单元(4)的输入端口4；接收电平估计单元(6)将恢复出的基带信号估计出电平值后由输出端口2输出至调制模式选择单元(7)的输入端口1；调制模式选择单元(7)将电平值进行电平判决处理形成模式选择信号并由输出端口2输出至基带处理单元(4)的输入端口5；基带处理单元(4)将恢复出的基带信号进行解调，生成新的成帧业务数据，由模式选择信号选择后由输出端口2输出至业务数据接口单元(5)的输入端口4；业务数据接口单元(5)将模式选择后的新的成帧业务数据进行解帧处理后由业务数据接口单元(5)输出端口2输出新的业务数据。
2.根据权利要求1所述的基于OFDM和SC_FDE共同应用的无线通信装置，其特征在于：所述的基带处理单元(4)包括D/A单元(8)、调制数据输出模块(9)、OFDM调制器(10)、SC_FDE调制器(11)、A/D单元(12)、OFDM解调器(13)、SC_FDE解调器(14)和解调数据输出模块(15)；调制模式选择单元(7)的输出端口2将模式选择信号分别输出至调制数据输出模块(9)的输入端口3和解调数据输出模块(15)的输入端口2；业务数据接口单元(5)将要发送的已成帧业务数据由输出端口3分别输出至OFDM调制器(10)的输入端口1和SC_FDE调制器(11)的输入端口1；OFDM调制器(10)调制出OFDM数字基带信号由输出端口2输出至调制数据输出模块(9)的输入端口1，SC_FDE调制器(11)调制出SC_FDE数字基带信号由输出端口2输出至调制数据输出模块(9)的输入端口2；调制数据输出模块(9)根据输入的模式选择信号选择OFDM数字基带信号或者SC_FDE数字基带信号并由输出端口4输出至D/A单元(8)的输入端口1；D/A单元(8)将收到的数字基带信号进行D/A转换形成模拟基带信号并由输出端口2输出至变频与滤波单元(3)的输入端口1；变频与滤波单元(3)将模拟基带信号进行变频与滤波处理形成中频模拟基带信号并由输出端口2输出至A/D单元(12)的输入端口1；A/D单元(12)将中频模拟基带信号进行A/D转换形成中频数字基带信号并由输出端口2分别输出至OFDM解调器(13)的输入端口1和SC_FDE解调器(14)的输入端口1；OFDM解调器(13)将接收到的中频数字基带信号进行解调后形成新的成帧业务数据并由输出端口2输出至解调数据输出模块(15)的输入端口1，SC_FDE解调器(14)将接收到的中频数字基带信号进行解调后形成新的成帧业务数据并由输出端口2输出至解调数据输出模块(15)的输入端口4；解调数据输出模块(15)将接收到的两路新的成帧业务数据由模式选择信号选择一路新的成帧业务数据并由输出端口3输出至业务数据接口单元(5)的输入端口4。
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