CN105490685A - 多频段自适应通讯系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多频段自适应通讯系统，发送装置和接收装置具有相同的收发模块；发送装置的收发模块包括的控制模块用于：调试模式下控制调频模块产生调频载波，通过发送处理模块将调试数据调制于调频载波上发送给接收装置，检测判断接收处理模块自接收装置接收的反馈信号与调频载波是否为同一频段，若不为同一频段，则根据反馈信号的频率和调频载波的频率以预定算法计算基准频率，控制调频模块产生基准频率的调频载波，直至检测到反馈信号与调频载波为同一频段后切换至传输模式，传输模式下控制发送处理模块将待发送数据调制于调频载波上发送给接收装置；接收装置的控制模块调试模式下反馈反馈信号并将接收频率调整至于发送装置调频载波同频段。

Description

多频段自适应通讯系统

技术领域

本发明涉及一种通讯设备，具体地，涉及一种多频段自适应通讯系统。

背景技术

在一般环境下需要无线信号接收端和发射端的信号保持有效的链接。更进一步地在封闭环境、特殊构造的建筑环境中(例如船体和海洋平台)，船体舱室结构中，由于四周均为金属钢材，而且每个结构体所用的钢材种类与厚度不一，进而导致无线信号强度不稳定或被削弱，故为了解决无线信号接收端和发射端的信号保持有效的链接的问题，现有技术中通常采用以下三种技术：

A.有线局域网：以太网是目前应用最广泛的局域网技术，具有开放性和广泛应用的软硬件支持等明显优势。以太控制网最典型的应用形式是Ethernet+TCP/IP。他的底层是Ethernet，网络层和传输层采用国际公认的标准TCP/IP。

缺点：有线网络布线改线工程量大。由于使用实体线，其线路容易损坏，一旦出错将不得不换掉整条线，维护不易。而且网中的各节点不可移动。特别是当要把相离较远的节点联结起来时，敷设专用通讯线路布线施工难度之大，费用、耗时之多，实是令人生畏。

B.无线局域网：采用无线通信技术实现的网络。无线网络既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，也包括为近距离无线连接进行优化的红外线技术及射频技术。

在无线局域网里，常见的设备有无线网卡、无线网桥、无线天线等。

无线网卡需要在计算机主机设备上进行安装，在成本上过高；无线网桥通常适用于室外，主要用于连接两个网络。

以上不仅不适合舱底舱室小面积的金属封闭空间，且其不能根据信息接收端处电磁信号的强弱来调整发出信号的强弱。

C.蓝牙技术：是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换(使用2.4—2.485GHz的ISM波段的UHF无线电波)。蓝牙主设备最多可与一个微微网(一个采用蓝牙技术的临时计算机网络)中的七个设备通讯,当然并不是所有设备都能够达到这一最大量。且其不能根据信息接收端处电磁信号的强弱来调整发出信号的强弱。

现有技术的缺点在于大多数的无线设备，例如wife和蓝牙等，都是仅提供信号的发射，无法根据接受端信号的强弱来自动适应的调整，从而无法保证所有移动接入设备能够有效的与之链接。因此，亟需提出一种能够在无线信号接收端和发射端之间保持有效链接的简单结构。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种多频段自适应通讯系统，通过简单的结构实现能无线信号接收端和发射端之间的优化链接。

根据本发明提供的一种多频段自适应通讯系统，包括发送装置和接收装置，所述发送装置和接收装置具有相同的收发模块；

所述发送装置的收发模块包括：控制模块、调频模块、发送处理模块、接收处理模块；

所述发送装置的所述控制模块用于：

调试模式下控制所述调频模块产生调频载波，通过所述发送处理模块将调试数据调制于所述调频载波上发送给所述接收装置，检测并判断所述接收处理模块自所述接收装置接收的反馈信号与所述调频载波是否为同一频段，若不为同一频段，则根据所述反馈信号的频率和所述调频载波的频率以预定算法计算一基准频率，控制所述调频模块产生所述基准频率的调频载波，直至检测到所述反馈信号与所述调频载波为同一频段后切换至传输模式，

传输模式下控制所述发送处理模块将待发送数据调制于所述调频载波上发送给所述接收装置；

所述接收装置的控制模块用于：

调试模式下根据自所述发送装置接收的调试数据向该发送装置反馈所述反馈信号，所述反馈信号的频率为该接收装置的接收频率，检测并判断所述调频载波与接收频率是否为同一频段，若不为同一频段，则根据所述反馈信号的频率和所述调频载波的频率以所述预定算法计算所述基准频率，并将接收频率调整为所述基准频率，直至检测到所述接收频率与自所述发送装置接收的调频载波为同一频段后，切换至传输模式接收所述待传输数据。

作为一种优化方案，所述调频模块包括：模拟混沌电路和PM调频电路；

所述模拟混沌电路产生混沌信号，所述控制模块控制所述PM调频电路将所述混沌信号调制生成所述调频载波。

作为一种优化方案，所述发送处理模块包括抗混叠滤波器、第一模数转换电路、调制模块、第一数模转换电路、上变频模块；

所述调频模块生成的调频载波经所述抗混叠滤波器滤波后经所述第一模数转换电路转换为数字信号，所述控制模块控制所述调制模块将该数字信号与待发送数据或调试数据相调制后再由所述第一数模转换电路转换为模拟信号，经由上变频模块处理最后通过天线发送给接收装置。

作为一种优化方案，所述调制模块包括第一延时电路、取反电路、比特时钟电路、开关电路；输入该模块的所述数字信号被分成两路，其中一路不做任何处理而作为DCSK的参考信号，另一路在经所述第一延时电路延时半个比特周期后，由待发送数据或调试数据决定是否取反；比特时钟电路产生与待发送数据或调试数据同步的时钟，控制开关电路的输出在参考信号和调制信号之间切换，从而实现差分混沌调制。

作为一种优化方案，所述接收处理模块包括下变频模块、第二模数转换电路、相关运算器、判决器、位同步检测模块；

将自天线接收的信号经所述下变频模块做下变频处理并经第二模数转换电路转换后作为位同步检测模块的输入，从而确定位同步时钟，同时由相关运算器对该信号进行相关性计算，判决器在位同步时钟的上升沿采样所述相关运算器的输出值进行相关判决，从而解调并传输给所述控制模块。

作为一种优化方案，所述相关运算器包括累加器、乘法器、第二延时电路；自所述第二模数转换电路获得的信号经由所述第二延时电路延时预设时间后进入所述乘法器进行乘法运算，所述乘法器输入一路输入所述位同步检测模块进行位同步检测，另一路输入所述累加器进行累加运算后分别输入所述判决器和所述位同步检测模块。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明所提供的技术方案能够自动调整到有助接受端信号稳定的模式，这种调整是发送装置和接收装置两方都进行的调整，增加了调频的有效性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：

图1是可选的一种多频段自适应通讯系统的原理框架；

图2是可选的一种多频段自适应通讯系统的应用场景；

图3是可选的一种多频段自适应通讯系统的发送装置的原理框图。

具体实施方式

下文结合附图以具体实施例的方式对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，还可以使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本发明的范围和实质。

本发明的关键技术在于收发模块的控制算法和控制模式，该设备采用的模式集合了多种通讯的方式于一体，具有这样收发模块的发送装置和接收装置能够在各种场合和情况下自动调整到有助接受端信号稳定的模式，这种调整是发送装置和接收装置两方都进行的调整。现有的技术多数是仅发送装置进行调频，我们的技术特性是通过发送装置和接收装置的互动来实现的。另外强调的是本发明的技术能够适用特殊的场合，如全密闭钢结构，一般可以是船舶或海洋平台的舱室。

在本发明提供的一种多频段自适应通讯系统的实施例中，如图1所示，包括发送装置和接收装置，所述发送装置和接收装置具有相同的收发模块；

如图3所示，所述发送装置的收发模块包括：控制模块、调频模块、发送处理模块、接收处理模块；

所述发送装置的所述控制模块用于：

调试模式下控制所述调频模块产生调频载波，通过所述发送处理模块将调试数据调制于所述调频载波上发送给所述接收装置，检测并判断所述接收处理模块自所述接收装置接收的反馈信号与所述调频载波是否为同一频段，若不为同一频段，则根据所述反馈信号的频率和所述调频载波的频率以预定算法计算出一基准频率，控制所述调频模块产生所述基准频率的调频载波，直至检测到所述反馈信号与所述调频载波为同一频段后切换至传输模式，

传输模式下控制所述发送处理模块将待发送数据调制于所述调频载波上发送给所述接收装置；

所述接收装置的控制模块用于：

调试模式下根据自所述发送装置接收的调试数据向该发送装置反馈所述反馈信号，所述反馈信号的频率为该接收装置的接收频率，检测并判断所述调频载波与接收频率是否为同一频段，若不为同一频段，则根据所述反馈信号的频率和所述调频载波的频率以所述预定算法计算所述基准频率，并将接收频率调整为所述基准频率，直至检测到所述接收频率与自所述发送装置接收的调频载波为同一频段后，切换至传输模式接收所述待传输数据。

本实施例中所述基准频率即为通过所述预定算法计算出的正确的可通讯的频率，在该基准频率下，发送装置和接收装置之间的信号收发可以实现最优化。

在现有技术中，通常可能因为发送装置和接收装置信号频段具有差异，而导致信号消弱或数据传输不流畅等问题。本发明中，在数据正常传输之前都设有调试模式，在调试模式下接收装置每次接收到发送装置发来的调试数据时，都向该发送装置反馈一次反馈信号，所述控制模块实时地检测所述反馈信号的频率，并将其与自身发送信号的调频载波频率进行比较，一旦发现反馈信号的频率与调频载波的频率相差较大，则立即根据所述反馈信号的频率和所述调频载波的频率以预定算法计算一基准频率，控制所述调频模块生成新的调频载波，所述新的调频载波的频率为所述基准频率。关闭中断后，以新的调频载波调制待发送数据进行后续的数据发送。而另一面，接收装置的控制模块在检测到这种频率差异后，也开启中断进行同样的频率调整，由于发送装置和接收装置都是基于同样的预定算计算所述基准频率，因此最后双方获得相同的载波频率。由此实现了多频段自适应通信。

本专利中所述是否为同一频段的判断，是基于预设的频段设置，在两频率差值在预设范围内，则认为是同一频段。

作为一种实施例，所述调频模块包括：模拟混沌电路和PM调频电路；

所述模拟混沌电路产生混沌信号，所述控制模块控制所述PM调频电路将所述混沌信号调制生成所述调频载波。该调频模块的作用是为发送信号提供载波，并根据所述控制模块的控制对生成不同频率的载波。

作为一种实施例，所述发送处理模块包括抗混叠滤波器、第一模数转换电路、调制模块、第一数模转换电路、上变频模块；

所述调频模块生成的调频载波经所述抗混叠滤波器滤波后经所述第一模数转换电路转换为数字信号，所述控制模块控制所述调制模块将该数字信号与待发送数据或调试数据相调制后再由所述第一数模转换电路转换为模拟信号，经由上变频模块处理最后通过天线发送给接收装置。

所述调制模块的作用是将调试数据或待发送数据与调频模块产生的调频载波进行调制用于发送。在控制模块处于中断中，所述调制模块的是将调试数据与调频载波进行调制。而在正常数据传输过程中，所述调制模块的是将待发送数据与调频载波进行调制。

作为一种实施例，所述调制模块包括第一延时电路、取反电路、比特时钟电路、开关电路；输入该模块的所述数字信号被分成两路，其中一路不做任何处理而作为参考信号，另一路在经所述第一延时电路延时半个比特周期后，由待发送数据或调试数据决定是否取反；比特时钟电路产生与待发送数据或调试数据同步的时钟，控制开关电路的输出在参考信号和调制信号之间切换，从而实现调频的调制过程。

作为一种实施例，所述接收处理模块包括变频模块、第二模数转换电路、相关运算器、判决器、位同步检测模块；

将自天线接收的信号经所述下变频模块做下变频处理并经第二模数转换电路转换后作为位同步检测模块的输入，从而确定位同步时钟，同时由相关运算器对该信号进行相关性计算，判决器在位同步时钟的上升沿采样所述相关运算器的输出值进行相关判决，从而解调并传输给所述控制模块。

作为一种实施例，所述相关运算器包括累加器、乘法器、第二延时电路；自所述第二模数转换电路获得的信号经由所述第二延时电路延时预设时间后进入所述乘法器进行乘法运算，所述乘法器输入一路输入所述位同步检测模块进行位同步检测，另一路输入所述累加器进行累加运算后分别输入所述判决器和所述位同步检测模块。所述位同步检测模块将经累加运算和经乘法运算的信号进行位同步检测，并将所有检测结果输入所述判决器。

本发明是通过无线电宽频的自适应技术，能够实时接收装置和发射装置之间的最优化通讯连接。例如，如图2所示的通讯场景中，当其中一个接受端信号低于设定值时，发射端会打开一个中断(即所述调试模式)，在中断中进行与该接受端之间的通讯匹配。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种多频段自适应通讯系统，其特征在于，包括发送装置和接收装置，所述发送装置和接收装置具有相同的收发模块；

所述发送装置的收发模块包括：控制模块、调频模块、发送处理模块、接收处理模块；

所述发送装置的所述控制模块用于：

调试模式下控制所述调频模块产生调频载波，通过所述发送处理模块将调试数据调制于所述调频载波上发送给所述接收装置，检测并判断所述接收处理模块自所述接收装置接收的反馈信号与所述调频载波是否为同一频段，若不为同一频段，则根据所述反馈信号的频率和所述调频载波的频率以预定算法计算一基准频率，控制所述调频模块产生所述基准频率的调频载波，直至检测到所述反馈信号与所述调频载波为同一频段后切换至传输模式，

传输模式下控制所述发送处理模块将待发送数据调制于所述调频载波上发送给所述接收装置；

所述接收装置的控制模块用于：

调试模式下根据自所述发送装置接收的调试数据向该发送装置反馈所述反馈信号，所述反馈信号的频率为该接收装置的接收频率，检测并判断所述调频载波与接收频率是否为同一频段，若不为同一频段，则根据所述反馈信号的频率和所述调频载波的频率以所述预定算法计算所述基准频率，并将接收频率调整为所述基准频率，直至检测到所述接收频率与自所述发送装置接收的调频载波为同一频段后，切换至传输模式接收所述待传输数据。

2.根据权利要求1所述的一种多频段自适应通讯系统，其特征在于，所述调频模块包括：模拟混沌电路和PM调频电路；

所述模拟混沌电路产生混沌信号，所述控制模块控制所述PM调频电路将所述混沌信号调制生成所述调频载波。

3.根据权利要求1所述的一种多频段自适应通讯系统，其特征在于，所述发送处理模块包括抗混叠滤波器、第一模数转换电路、调制模块、第一数模转换电路、上变频模块；

所述调频模块生成的调频载波经所述抗混叠滤波器滤波后经所述第一模数转换电路转换为数字信号，所述控制模块控制所述调制模块将该数字信号与待发送数据或调试数据相调制后再由所述第一数模转换电路转换为模拟信号，经由上变频模块处理最后通过天线发送给接收装置。

4.根据权利要求3所述的一种多频段自适应通讯系统，其特征在于，所述调制模块包括第一延时电路、取反电路、比特时钟电路、开关电路；输入该模块的所述数字信号被分成两路，其中一路不做任何处理而作为DCSK的参考信号，另一路在经所述第一延时电路延时半个比特周期后，由待发送数据或调试数据决定是否取反；比特时钟电路产生与待发送数据或调试数据同步的时钟，控制开关电路的输出在参考信号和调制信号之间切换，从而实现差分混沌调制。

5.根据权利要求1所述的一种多频段自适应通讯系统，其特征在于，所述接收处理模块包括下变频模块、第二模数转换电路、相关运算器、判决器、位同步检测模块；

将自天线接收的信号经所述下变频模块做下变频处理并经第二模数转换电路转换后作为位同步检测模块的输入，从而确定位同步时钟，同时由相关运算器对该信号进行相关性计算，判决器在位同步时钟的上升沿采样所述相关运算器的输出值进行相关判决，从而解调并传输给所述控制模块。

6.根据权利要求5所述的一种多频段自适应通讯系统，其特征在于，所述相关运算器包括累加器、乘法器、第二延时电路；自所述第二模数转换电路获得的信号经由所述第二延时电路延时预设时间后进入所述乘法器进行乘法运算，所述乘法器输入一路输入所述位同步检测模块进行位同步检测，另一路输入所述累加器进行累加运算后分别输入所述判决器和所述位同步检测模块。