CN105657809B - Wlan传输系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种WLAN传输系统，其特征在于，包括：射频前端模组和第一WLAN芯片；所述射频前端模组包括：一功率放大器、一低噪声放大器、一旁路直通电路以及一开关单元，所述开关单元分别与所述功率放大器、所述低噪声放大器和旁路直通电路连接，所述功率放大器的输入端与第一WLAN芯片的发射端连接；所述低噪声放大器的输出端与第一WLAN芯片的接收端连接；所述旁路直通电路一端与第一WLAN芯片的接收端连接；所述开关单元与所述第一WLAN芯片的控制端连接。本发明还涉及一种WLAN系统的信号传输方法，能够调节发射信号和接收信号的功率，以达到增加通讯距离、保证通讯质量的通讯要求。

Description

WLAN传输系统
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种WLAN传输系统。
背景技术
在当前的无人机应用中，数据传输和控制命令通过WLAN来传输，目前市场上的WLANIC内部集成功放（PA）大部分具有很有限的发射功率，因此只能限制在非常短的距离内传输。目前市场上WLAN芯片方案用在无人机上的话就会有传输距离太近，不能实现远距离数据传输和控制。为了增加传输距离，在无人机和控制器之间加中继器来增加传输距离，这样会增加成本，同时中继器的位置要根据无人机的位置不停的改变，造成了诸多的不便。
无线局域网络WLAN是通过无线电信号在自由空间中的传播来实现的，其有效的收发距离可以通过一个符合802.11标准的无线路由器的数学模型得出。
Pt=Pr-Ga-Gt-Gr+Bt+M+Ld(1) （1）
Ld=92.4+20logd+20logf （2）
其中：Pt为发射功率、Pr为接收功率、Ga为双向放大器接收增益、Gt为发射天线增益、Gr为接收天线增益、Bt为合路器、馈线或波导损耗、M为衰落储备、Ld为自由空间损耗，d为收发之间距离（Km），f为工作频率（GHz）。
假设Pt=100mW，换算为20dBm；
Pr=100pW，换算为-70dBm；
Gt=2dBi，Gr=2dBi；Ga=0dBi；
Bt一般考虑6dBm；
M为衰落储备(dBm)：这里考虑理想环境，假设为0dbm；
f为工作频率(GHz)，802.11g频率范围为2.4～2.485GHz，取f＝2.5（GHz）将以上参数代入公式1、公式2后，在理想环境下，推导出d为190m。
然而，实际应用环境中，由于存在树木和建筑物遮挡衰减、建筑材料的吸收衰减、水体的能量吸收衰减、天线的安装不正或行进中的晃动等等不确定的因素造成的衰减，要想进行稳定的数据传输和控制，衰落储备M将远远大于0dbm，所以WLAN的实际有效收发距离并不能达到190m。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是： 提供一种WLAN传输系统，能够在不增加中继器等设备的情况下，增加WLAN传输距离。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种WLAN传输系统，包括：射频前端模组和第一WLAN芯片；所述射频前端模组包括：一功率放大器、一低噪声放大器、一旁路直通电路以及一开关单元，所述开关单元分别与所述功率放大器、所述低噪声放大器和旁路直通电路连接，所述功率放大器的输入端与第一WLAN芯片的发射端连接；所述低噪声放大器的输出端与第一WLAN芯片的接收端连接；所述旁路直通电路一端与第一WLAN芯片的接收端连接；所述开关单元与所述第一WLAN芯片的控制端连接。
本发明WLAN传输系统的有益效果在于：开关单元分别与所述功率放大器、所述低噪声放大器和旁路直通电路连接，能够控制信号从功率放大器、低噪声放大器或者旁路直通电路传输，功率放大器与第一WLAN芯片的发射端连接，从而控制WLAN芯片发射的信号功率增大或减小，低噪声放大器与第一WLAN芯片的接收端连接，从而控制第一WLAN芯片接收的信号功率增大或减小，使得第一WLAN芯片发射的信号功率和接收的信号功率都能够根据实际的情况自适应地增大或减小来达到通信要求，能够有效的增加通讯距离，保证通信质量。
本发明提供的另一个技术方案为：
一种WLAN系统的信号传输方法，所述WLAN系统包括射频前端模组和第一WLAN芯片，所述射频前端模组包括一功率放大器、一低噪声放大器、一旁路直通电路以及一开关单元；包括：
当第一WLAN芯片接收信号时，根据接收信号强度指示判断是否打开低噪声放大器；
若接收信号强度小于判决电平，则通过所述开关单元打开所述低噪声放大器；若接收信号强度大于或等于判决电平，则不打开所述低噪声放大器，通过所述旁路直通电路接收信号。
本发明WLAN系统的信号传输方法的有益效果在于：第一WLAN芯片根据接收信号强度和判决电平选择接收信号从低噪声放大器或者旁路直通电路传输，当接收信号强度大于或等于判决电平时，接收信号能够满足通信要求，因此无需再对接收信号的功率进行调节，低噪声放大器关闭，从而接收信号直接从旁路直通电路传输，减小了对其他设备造成的影响，能够降低电路，增加为系统供电的电池的使用时间以及整个WLAN系统的使用寿命。
附图说明
图1为本发明实时例一的WLAN传输系统的结构图；
图2为本发明实施例一的WLAN传输系统的结构图；
图3为本发明实施例一的WLAN传输系统的第一WLAN芯片与射频前端模组的连接图；
图4为本发明实施例一的WLAN传输系统的射频前端模组的结构图。
标号说明：
1、第一WLAN芯片；2、射频前端模组；21、功率放大器；22、低噪声放大器；23、旁路直通电路；24、开关单元；25、功率检测单元；3、第二WLAN芯片。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于: 第一WLAN芯片的发射端与一功率放大器连接，接收端与一低噪声放大器和一旁路直通电路连接。
请参照图1，本发明提供一种WLAN传输系统，包括：射频前端模组2和第一WLAN芯片1；所述射频前端模组2包括：一功率放大器21、一低噪声放大器22、一旁路直通电路23以及一开关单元24，所述开关单元24分别与所述功率放大器21、所述低噪声放大器22和旁路直通电路23连接，所述功率放大器21的输入端与第一WLAN芯片1的发射端连接；所述低噪声放大器22的输出端与第一WLAN芯片1的接收端连接；所述旁路直通电路23一端与第一WLAN芯片1的接收端连接；所述开关单元24与所述第一WLAN芯片1的控制端连接。
本发明WLAN传输系统的有益效果在于：开关单元24分别与所述功率放大器21、所述低噪声放大器22和旁路直通电路23连接，控制信号从功率放大器21、低噪声放大器22或者旁路直通电路23传输，功率放大器21与第一WLAN芯片1的发射端连接，从而控制WLAN芯片1发射的信号功率增大或减小，低噪声放大器22与第一WLAN芯片1的接收端连接，从而控制第一WLAN芯片1接收的信号功率增大或减小，使得第一WLAN芯片1发射的信号功率和接收的信号功率都能够根据实际的情况自适应地增大或减小来达到通信要求，能够有效的增加通讯距离，保证通信质量。
进一步的，还包括：一功率检测单元25，所述功率检测单元25一端与功率放大器21连接，另一端与第一WLAN芯片1的检测端连接，用于实时检测发射信号的功率。
从上述描述可知，由于实际通讯时，通讯位置、距离环境等因素可能实时变化，导致每一个时刻要求的发射信号的功率都不一样，通过功率检测单元25实时检测发射信号的功率，从而功率放大器21能够实时调节发射信号的功率，在保证通信质量的情况下调节WLAN传输系统至最佳的工作状态，尽可能减小影响和节约资源。
进一步的，所述功率检测单元25为一二极管。
从上述描述可知，功率检测单元25采用二极管，结构简单。
进一步的，第一WLAN芯片1接收信号时，第一WLAN芯片1根据接收信号强度指示判断是否打开低噪声放大器22。
进一步的，若接收信号强度小于判决电平，则通过开关单元24打开所述低噪声放大器22；若接收信号强度大于或等于判决电平，则不打开所述低噪声放大器22，通过所述旁路直通电路23接收信号。
从上述描述可知，根据接收信号强度和判决电平控制接收信号从低噪声放大器22还是旁路直通电路23传输，从而当接收信号能够满足通讯要求的情况下无需打开低噪声放大器22，降低了电流，增加了为系统供电的电池的使用寿命；同时减少了对低噪声放大器22的使用，也增加了低噪声放大器22的使用寿命。
进一步的，还包括第二WLAN芯片3，所述功率放大器21的输出端与第二WLAN芯片3的接收端通讯连接；所述低噪声放大器22的输入端与第二WLAN芯片的发射端通讯连接；所述旁路直通电路23另一端与第二WLAN芯片3的发射端通讯连接；第一WLAN芯片1发射信号时，关闭低噪声放大器22， 第一WLAN芯片1判断第二WLAN芯片3的接收信号的信噪比是否大于第一目标信噪比，若是，则功率放大器21减小发射信号的功率；若否，则功率放大器21增大发射信号的功率。
进一步的，当第一WLAN芯片1接收信号且低噪声放大器22打开时，第一WLAN芯片1判断接收信号的信噪比是否大于第二目标信噪比，若是，则低噪声放大器22减小接收信号的功率；若否，则低噪声放大器22增大接收信号的功率。
从上述描述可知，根据发射信号和接收信号的功率与要求的功率比较控制增大还是减小发射信号和接收信号的功率，从而既能保证发射信号和接收信号的功率达到通讯要求，也能减小对其他设备造成的影响，节省资源。
本发明提供的另一个技术方案为：
一种WLAN系统的信号传输方法，所述WLAN系统包括射频前端模组2和第一WLAN芯片1，所述射频前端模组2包括一功率放大器21、一低噪声放大器22、一旁路直通电路23以及一开关单元24；包括：
当第一WLAN芯片1接收信号时，根据接收信号强度指示判断是否打开低噪声放大器22；
若接收信号强度小于判决电平，则通过所述开关单元24打开所述低噪声放大器22；若接收信号强度大于或等于判决电平，则不打开所述低噪声放大器22，通过所述旁路直通电路23接收信号。
从上述描述可知，本发明WLAN系统的信号传输方法的有益效果在于： 第一WLAN芯片1根据接收信号强度和判决电平选择接收信号从低噪声放大器22或者旁路直通电路23传输，当接收信号强度大于或等于判决电平时，接收信号能够满足通信要求，因此无需再对接收信号的功率进行调节，低噪声放大器22关闭，从而接收信号直接从旁路直通电路23传输，减小了对其他设备造成的影响，能够降低电路，增加为系统供电的电池的使用时间以及整个WLAN系统的使用寿命。
进一步的，所述WLAN系统还包括第二WLAN芯片3，当第一WLAN芯片1发射信号时，关闭低噪声放大器22， 第一WLAN芯片1判断第二WLAN芯片3的接收信号的信噪比是否大于第一目标信噪比，若是，则功率放大器21减小发射信号的功率；若否，则功率放大器21增大发射信号的功率。
进一步的，当第一WLAN芯片1接收信号且低噪声放大器22打开时，第一WLAN芯片1判断接收信号的信噪比是否大于第二目标信噪比，若是，则低噪声放大器22减小接收信号的功率；若否，则低噪声放大器22增大接收信号的功率。
从上述描述可知，根据发射信号和接收信号的功率与要求的功率比较控制增大还是减小发射信号和接收信号的功率，从而既能保证发射信号和接收信号的功率达到通讯要求，也能减小对其他设备造成的影响，节省资源。
请参照图2至图4，本发明的实施例一为：
一种WLAN传输系统，包括：射频前端模组2、第一WLAN芯片1以及第二WLAN芯片3；所述射频前端模组2包括：一功率放大器21、一低噪声放大器22、一旁路直通电路23、一开关单元24以及一功率检测单元25，所述开关单元24为三选一导通开关，可分别导通所述功率放大器21、所述低噪声放大器22和旁路直通电路23通路，所述功率放大器21的输入端与第一WLAN芯片1的发射端TX连接，输出端与第二WLAN芯片3的接收端RX通讯连接；所述低噪声放大器22的输出端与第一WLAN芯片1的接收端RX连接，输入端与第二WLAN芯片3的发射端TX通讯连接；所述旁路直通电路23一端与第一WLAN芯片1的接收端RX连接，另一端与第二WLAN芯片3的发射端TX通讯连接；所述开关单元24与所述第一WLAN芯片1的控制端CRX连接；所述功率检测单元25一端与功率放大器21连接，另一端与第一WLAN芯片1的检测端VDET连接，用于实时检测发射信号的功率。优选的，所述功率检测单元25为一二极管。
第一WLAN芯片1通过控制端CRX发出控制信号控制射频前端模组2的开关单元24。发射信号时，控制信号通过控制线LNA_EN关闭低噪声放大器22，开关单元选通功率放大器21通路，通过控制线PA_EN输出低电平，此时功率放大器21处于低增益状态。第一WLAN芯片1将第二WLAN芯片3的接收信号的信噪比与第一目标信噪比进行比较，当第二WLAN芯片3的接收信号的信噪比低于第一目标信噪比时，功率放大器21增大第一WLAN芯片1的发射信号的功率；当第二WLAN芯片3的接收信号的信噪比高于第一目标信噪比时，功率放大器21减小第一WLAN芯片1的发射信号的功率。同时，二极管实时检测第一WLAN芯片1的发射信号的功率，并将实时检测到的发射信号功率传输至第一WLAN芯片1的检测端VDET；第一WLAN芯片1根据实时检测到的发射信号功率得到第二WLAN芯片3实时的接收信号的信噪比，并将第二WLAN芯片3实时的接收信号的信噪比与第一目标信噪比进行比较，控制功率放大器21增大或减小第一WLAN芯片1实时的发射信号的功率。
接收信号时，第一WLAN芯片1根据接收信号强度RSSI（Received Signal StrengthIndication）决定关闭或打开低噪声放大器22。当第一WLAN芯片1接收信号强度大于或等于判决电平时，说明接收信号能够满足解码要求，第一WLAN芯片1控制信号通过控制线LNA_EN关闭低噪声放大器22，开关单元选通旁路直通电路23通路，接收信号通过旁路直通电路23直接传输至第一WLAN芯片1。当第一WLAN芯片1接收信号强度小于判决电平时，第一WLAN芯片1控制信号通过控制线LNA_EN打开低噪声放大器22，开关单元选通低噪声放大器22通路，并通过控制线PA_EN输出高电平，此时功率放大器21处于高增益状态。第一WLAN芯片1将自身的接收信号的信噪比和第二目标信噪比进行比较；当自身的接收信号的信噪比低于第二目标信噪比时，功率放大器21增大接收信号的功率；当自身的接收信号的信噪比高于第二目标信噪比时，功率放大器21减小接收信号的功率。
本发明的实施例二为：
一种WLAN系统的信号传输方法，所述WLAN系统包括射频前端模组2、第一WLAN芯片1和第二WLAN芯片3，所述射频前端模组2包括一功率放大器21、一低噪声放大器22、一旁路直通电路23以及一开关单元24；包括：
当第一WLAN芯片1发射信号时，关闭低噪声放大器22，第一WLAN芯片1判断第二WLAN芯片3的接收信号的信噪比是否大于第一目标信噪比，若是，则功率放大器21减小发射信号的功率；若否，则功率放大器21增大发射信号的功率；
当第一WLAN芯片1接收信号时，根据接收信号强度指示判断是否打开低噪声放大器22；
若接收信号强度小于判决电平，则通过所述开关单元24打开所述低噪声放大器22；若接收信号强度大于或等于判决电平，则不打开所述低噪声放大器22，通过所述旁路直通电路23接收信号；
低噪声放大器22打开时，第一WLAN芯片1判断接收信号的信噪比是否大于第二目标信噪比，若是，则低噪声放大器22减小接收信号的功率；若否，则低噪声放大器22增大接收信号的功率。
综上所述，本发明提供的WLAN传输系统，开关单元一端与功率放大器、低噪声放大器和旁路直通电路连接，另一端与第一WLAN芯片的控制端连接，从而功率放大器、低噪声放大器和旁路直通电路的选择受第一WLAN芯片控制。第一WLAN芯片的发射端与功率放大器连接，从而控制功率放大器调节发射信号的功率，并通过在第一WLAN芯片的检测端和功率放大器之间连接一功率检测单元，从而将调节后的发射信号的功率实时发送至第一WLAN芯片，第一WLAN芯片得到第二WLAN芯片实时的接收信号的功率，并根据该实时的接收信号的功率与第一目标信噪比控制功率放大器实时调节发射信号的功率，以保证在实际通讯过程中发射信号能够满足通讯要求，增大通讯距离。第一WLAN芯片的接收端与低噪声放大器和旁路直通电路连接，从而当接收信号能够满足通讯要求时直接通过旁路直通电路传输接收信号，无需打开低噪声放大器，节省了功耗；当接收信号不满足通讯要求时打开低噪声放大器对接收信号的功率进行调节以满足通讯要求；从而即保证了通讯质量，又降低了电流，减小了对其他设备的影响，增加了供电电池和整个系统的使用寿命。本发明在两块WLAN芯片能够正常通讯的情况下，通过在一块WLAN芯片前端连接一射频前端模组，能够增加两块WLAN芯片的通讯距离。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种WLAN传输系统，其特征在于，包括：射频前端模组和第一WLAN芯片；所述射频前端模组包括：一功率放大器、一低噪声放大器、一旁路直通电路以及一开关单元，所述开关单元分别与所述功率放大器、所述低噪声放大器和旁路直通电路连接，所述功率放大器的输入端与第一WLAN芯片的发射端连接；所述低噪声放大器的输出端与第一WLAN芯片的接收端连接；所述旁路直通电路一端与第一WLAN芯片的接收端连接；所述开关单元与所述第一WLAN芯片的控制端连接；第一WLAN芯片接收信号时，第一WLAN芯片根据接收信号强度指示判断是否打开低噪声放大器；
若接收信号强度小于判决电平，则通过开关单元打开所述低噪声放大器；若接收信号强度大于或等于判决电平，则不打开所述低噪声放大器，通过所述旁路直通电路接收信号；
还包括第二WLAN芯片，所述功率放大器的输出端与第二WLAN芯片的接收端通讯连接；所述低噪声放大器的输入端与第二WLAN芯片的发射端通讯连接；所述旁路直通电路另一端与第二WLAN芯片的发射端通讯连接；第一WLAN芯片发射信号时，关闭低噪声放大器， 第一WLAN芯片判断第二WLAN芯片的接收信号的信噪比是否大于第一目标信噪比，若是，则功率放大器减小发射信号的功率；若否，则功率放大器增大发射信号的功率；
当第一WLAN芯片接收信号且低噪声放大器打开时，第一WLAN芯片判断接收信号的信噪比是否大于第二目标信噪比，若是，则低噪声放大器减小接收信号的功率；若否，则低噪声放大器增大接收信号的功率。
2.根据权利要求1所述的WLAN传输系统，其特征在于，还包括：一功率检测单元，所述功率检测单元一端与功率放大器连接，另一端与第一WLAN芯片的检测端连接，用于实时检测发射信号的功率。
3.根据权利要求2所述的WLAN传输系统，其特征在于，所述功率检测单元为一二极管。
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