CN1063000C

CN1063000C - 无线电台设备及其信号传输方法

Info

Publication number: CN1063000C
Application number: CN95103479A
Authority: CN
Inventors: 吉泽康则; 大曲新一
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1994-04-26
Filing date: 1995-04-26
Publication date: 2001-03-07
Anticipated expiration: 2015-04-26
Also published as: US5712876A; EP0680156B1; AU1654795A; EP0680156A3; JP2809097B2; CN1113621A; CA2142661A1; DE69529434D1; DE69529434T2; AU684143B2; EP0680156A2; TW280060B; JPH07297860A; CA2142661C

Abstract

本发明的无线电台设备包括室内单元10、室外单元20和将室内单元10与室外单元20彼此连接起来的同轴电缆60。输入的第一二进制数据信号由并串联变换器2变换成串行第二二进制数字信号，再由调制器3用大小为n(抽样次数)×m(量化位数)×所有输入数据的数据率的公倍数的载波频f3(赫)振幅键控(ASK)调制成第三二进制数字信号。第三二进制数字信号连同其它信号一起由多路复用器3进行频分多路复用然后送到室外单元20。

Description

无线电台设备及其信号传输方法

本发明涉及一种无线电台设备，更具体地说，涉及一种与用于卫星通信的甚小孔径终端(VSAT)中进行数据通信的发射机-接收机配用的无线电站设备，该无线电台设备包括一个室外单元(ODU)、一个室内单元(IDU)和一条互连室外和室内单元的电缆。

传统VSAT系统中使用的无线电收发机，其结构如图1中所示。

参看图1。室内单元50室和室外单元40用单根同轴电缆60彼此连接起来。室外单元40接有天线。

二进制数字数据信号经输入端输入室内单元50中。数字滤波器56将输入数据复原成其传输频谱的波形，并将其转换成由m位置量化和n抽样次数组成的数据信号。经如此变换的数据信号再由数/模变换器(D/A换器)51进一步变换成模拟信号。从D/A变换器51输出的信号由低通滤波器52滤除其高频分量。低通滤波器52的输出信号经频率变换变换成中频带信号，同时由调制器53进行相位调制。此外，待提供给调制器53的载波由传输合成器54设定到所要求的中频信号频率。调制器53的输出信号通过低通滤波器55滤波之后经多路复用器3与同轴电缆60相连接，多路复用器3具有将发射/接收分开的功能。此外，室外单元40本机振荡器26的基准频率信号、直流电源电流和其它一些所要求的信号也都由多路复用器3叠加。另一方面，从室外单元40引入室内单元50的接收信号先通过同轴电缆60输入多路复用器，再通过带通滤波器5输入下变频器6中。输入下变频器6的接收信号变换成根据合成器4预定的频率的另一个信号，并通过低通滤波器7由解调器8解调，从而作为接收数据输出。

接着，在室外单元40，通过同轴电缆60输入的中频传输信号先通过多路复用器21，再由混频器24变换成所要求射频信号频带的另一个信号。射频信号从混频器24出来，通过功率放大器25，作为射频传输信号输出到天线上。

另一方面，收到的射频信号30先通过低噪声放大器27，再由混频器28变换成所要求的中频接收信号。中频接收信号输入多路复用器21。

与此同时，本机振荡器26产生本机振荡频率，供在混频器28和24变换之用。

上述传统的无线电站设备，日本公开专利申请昭62-274934中有介绍。

上述传统的无线电台设备，结构复杂，因为频率变换是在传输时由室内单元的调制电路和室外单元的混频器进行的，总共进行两次。

我们总希望室内单元和室外单元的体积尽可能小。因此最好是由室内单元将二进制数字信号变换成由m位置化量的n抽样次数组成的串行信号而形成一个传输频谱，室外单元则通过数模变换将数据加以变换，限定数据的带宽，并将数据信号直接调制成射频(RF)信号。

然而，由于传输数据是在各自的几千比特/秒至几千比特/秒至几百千比特/秒范围的传输速率下传输的，因而在同轴连接电缆上的传输信号，其频率也随传输速率变化。因此有这样的问题，即室外单元需要有多个滤波器来分离传输信号。这使电路复杂化。

还有另一个问题：在某些传输率下很难直接调制射频信号，因为那些传输数据干扰另一信号。

本发明的目的是提供这样一种无线电台设备，该设备有一个室内单元和一个室外单元，其中多个具各自的数据率的数字传输数据经变换成相应的模拟信号之后，用预定的无线电载波频率调制，再通过天线发送出来，通过所述天线接收下来的信号则经过解调输出出去，所述无线电设备包括：

数据速率变换装置，设在室内单元中，用以将所输入的频率为第一频率f1赫的传输数据变换成频率为第二频率f2赫的传输数据，第二频率f2赫为f1赫、抽样次数n和量化量m的抽样次数三者的乘积；

第一调制装置，设在室内单元内，用以将所述数据率变换装置变换成的传输数据调制成频率为第三频率f3赫的调制信号，第三频率f3赫为f1赫和f2赫的倍数；

解调装置，设在室外单元内，用以将调制装置输入来的传输信号解调成由所述抽样数m组成、频率为f1和抽样数n的乘积的数据，和

射频调制装置，用以用预定的射频调制所述解调装置解调出来的第三二进制数字数据。

此外，在本发明的上述无线电设备中，所述数据率变换装置包括：

一数字滤波器，用以对输入的传输数据进行附加抽样，并输出频率等于f1×n赫的数据；

一个并串联变换器，用以将数字滤波器的输出变换成频率为第二频率f2的二进制数据；和

一个第二调制装置，用以用振荡频率为第三频率f3的载波振荡器的输出调制所述并串联变换器的输出。

此外，在本发明的无线电设备中，输入的传输数据是多个数据速率f1彼此不同的数据时，所述载波振荡器的振荡频率(即第三频率f3)是多个传输数据的诸第二频率f2的公倍数。

本发明的无线电站设备中的调制器最好是振幅键控(ASK)调制。

本发明还包括这样一种无线站设备，其中载波振荡器借助于第一分频电路将抽样时钟信号提供给数字滤波器，并借助于第二分频电路将时钟信号提供给并串联变换器。

本发明无线电站设备的典型结构是，其中的室外单元包括：一个多路复用器，用以有选择地输出室内单元发送来的数字传输信号；一个解调器，用以将多路复用器的输出解调成由m位组成、频率为f1×n赫的数据；一个数/模变换器，用以将解调器的输出变换成模拟信号；一个射频调制器，用以用预定的射频直接调制数/模转换器的输出；和一个功率放大器，用以放大射频调制器的输出。

在本发明的无线电站设备中，所述解调器包括：一个载波提取电路，用以从室内单元的所述调制器通过所述多路复用输入到其上的输出提取频率为第三频率f3(赫)时钟信号；一个第三分频电路，用以将收到的载波提取电路的输出分成第二频率f2；一个检波电路，用以通过包络检波对调制波进行检波；和一个再定时电路，用以借助于串联变换将检波电路的输出连同第三分频电路的输出变换成由m位组成、频率为f1×n赫的数据。

本发明的另一个目的是提供无线电站的一种数字传输方法，该方法包括下列步骤：

将以第一频率f1的数据率输入的数字传输信号变的换成频率为第二频率f2的串行二进制信号，第二频率f2等于第一频率f1m、传输信号的附加抽样次数和抽样量化量三者的乘积；

以几倍于第一频率f1的载波频率的第三频率f3用ASK来调制具有第二频率f2的数据速率的串行二进制信号；

将经ASK调制的传输信号解调成由m位组成、频率为第一频率f1赫与抽样数n的乘积的并行信号；

将经解调的传输信号变换成模拟信号；

用预定的无线电载波调制所述模拟传输信号；和

放大并传输用无线电载波调制过程的传输信号。

本发明包括无线电站的这样一种信号传输方法，其中从传输来的传输信号的ASK调制的各步骤都是在室内单元中进行的，其它各步骤则在室外单元中进行，所述信号传输方法还包括下列步骤：

将用第三频率f3 ASK调制过的传输信号传送到室外单元；和

在所述室外单元接收从所述室内单元传送来的传输信号，并将所收到的传输信号传送给解调步骤。

本发明也包括用于上述无线电站的一种信号传输方法，其中输入的传输数速据数据速率f1s彼此不同的多个数据，且第三频率f3是各传输数据诸第二频率f2s的公倍数。

图1是传统的VSAT系统中采用的收发机结构的方框图。

图2是本发明无线电站设备一个实施例的方框图。

图3是图2所示解调电路24的方框图。

图2是本发明无线电站设备一个实施例的方框图。

该无线电站设备包括室内单元10、室外单元20、将室内单元10与室外单元20彼此连接起来的同轴电缆60和一个天线(图中未示出)。

在室内单元10中，假设由信息速率为f1比特/秒的二进制数字信号组成的传输数据11输入数字滤波器1中。数字滤波器1是这样一个电路。它用来处理传输数据11，变换其传输频谱，并进行n次抽样，对m位进行量化，并通过变换成传输率为f2比特/秒(=f1×m×m)的二进制数字信号之后进行并串联变换输出串行二进制信号。载波振荡器15使振荡频率载波以传输数据频率整数倍的f3赫频率振荡。载波振荡器15的输出分配到分频电路14和调制器13。分频电路14对载波振荡器15的振荡信号进行分频，从而给数字滤波器1输出频率为f1×m的赫的抽样时钟脉冲，并给并串联变换器2输出频率为f1×n×m赫的时钟脉冲。

并串联变换器2的输出信号由调制器13用频率为f3赫的载波进行ASK调制。用频率f3赫ASK调制过的波输入多路复用器3中，在多路复用器3中用直流电源电流和基准频率信号进行频分多路传输。多路复用器3的输出输出到同轴电缆60。

在室外单元20中，通过同轴电缆60收到的传输数据由多路复用器21中的带通滤波器进行分离，并输入解调器22中。图3是解调器22的方框图。如图3中所示，解调器22包括载波提取电路31、分频电路32检波电路33和再定时电路34。

载波提取电路31限制经调制的波提取频率为f3的时钟信号。时钟信号进一步由分频电路32分频成与分频电路14同样的频率。

另一方面，多路复用器21的输出信号由检波电路33将其与预定的阈值电平相比较，从而提取数据分量。提取出的数据输入再定时电路34中，由再定时电路34通过串并联变换用分频电路32得出的时钟信号变换成频率为f1×n赫的m位信号。

再定时电路34的输出由数/模变换器23进行数/模变换，然后直接由调制器24用频率为获自合成器35的所要求频率的载波直接调制。调制器24的输出信号经功率放大器25作为射频传输信号29输出。

接着，分频电路14的分频比按下述方式选择，使得室外单元20的解调器22的主频率f3即使在输入室内单元10中的传输数据的信息率f1比特/秒不同也无需加以改变。具体地说，当假设传输数据的信息率f1、抽样数n和量化量n分别具表1中所列该两个值时，数字滤波器1输出数据的频率f2为640千比特/秒和3，200千比特/秒。在此情况下，选取载波振荡器15的振荡频率f3，即两个f2值的公倍数，而在表一中，选取32兆赫。

在f1=10千比特/秒时，分频电路14和32设定得使其将f3=32兆赫除以50和3，200，从而产生频率分别为f2=640千赫和f1=10千赫的时钟信号。另一方面，f1=100千赫时，分频电路14和32将f3=32兆赫除以10和32，从而产生频率分别为f2=3，200千赫和f1=100千赫的时钟信号。

表1

f1 10千比特/秒 100千比特/秒

(f3的分频比) (3，200) (320)

抽样数：n 8 4

量化量：m 8位 8位

f2 640千比特/秒 3，200千比特/秒

(f3的分频比) (50) (10)

f3 32兆赫 32兆赫

通过天线带宽千兆赫兹的接收信号被低噪声放大器27放大，并被本地振荡器26和混频器28变换为100MHz频带内的IF信号(中频)。

经IF转换的接收信号通过多路复用器21，同轴电缆60，多路复用器3和带通滤波器5被分开。接着，通过乘以一个由合成器4生成的频率的处理，降低频率，以通过低通滤波器7输出一个基带信号。接着，基带信号通过解调器18被转换为二进制数字信号。

综上所述，本发明的无线站设备构制得使传输信号可以无需采用复杂的调制系统而用即使传输数据的信息率不同时也可用单一的低通滤波器分离的载波频率范围内的载波频率从室内单元分离的载波频率范围内的载波频率从室内单元传输到室外单元。这样，由于室外单元传输信息的信号分离滤波器以单一频率直接进行调制，因而无需进行其它频率变换，从而可以简化和最大限度地缩小设备的结构。

Claims

1．一种无线电站设备，包括一个室内单元和一个用一条同轴电缆与室内单元连接起来的室外单元，其中所输入的具可变数据速率的第一二进制数字数据信号被变换成各相应的信号，用预定的无线电载波频率调制，并通过天线发送出去，通过所述天线接收下来的信号则经解调之后输出去；所述无线电站设备的特征在于，它包括：

数据速率变换装置，设在所述室内单元内，用以将频率f1(赫)的所述第一二进制数字数据变换成频率为f2(赫)的串行第二二进制数字数据，其中f2(赫)=f1×n×m(赫)，n是抽样次数，m是量化量，m和n都为大于2的整数；

第一调制装置，设在所述室内单元中，用以用与频率f1(赫)和f2(赫)的倍数成正比的频率f3(赫)调制所述第二二进制数字数据，以产生调制信号；

解调装置，设在所述室外单元中，用以将所述调制装置输入来的经调制的信号解调成第三二进制数字数据，该数据由所述抽样次数m组成，频率为f1和与抽样次数n的乘积；和

数模转换装置，用于将m比特数字信号转换为模拟信号；和

射频调制装置，设在所述室外单元内，用以用预定的射频直接调制经所述解调装置解调过的所述第三二进制数字数据。

2．如权利要求1所述的无线电站设备，其特征在于，所述数据速率变换装置包括：

一个数字滤波器，用以对所述第一二进制数字数据进行附加抽样，并输出频率f1×n(赫)的m位并行数据；

一个并串联变换器，用以将所述数字滤波器的输出变换成频率为f2(赫)的所述第二三进制数字数据；和

第二调制装置，用以用振荡频率为f3(赫)的载波振荡器的输出调制所述并串联变换器的输出。

3．如权利要求2所述的无线电站设备，其特征在于，所述第一二进制数字数据具各种不同的数据速率(f1)时，所述载波振荡器的振荡频率(f3)为恒定频率，且是在所述频率f1(赫)基础上各所述频率f2(赫)的公倍数。

4．如权利要求2所述的无线电站设备，其特征在于，所述调制器以振幅键控(ASK)的方式调制。

5．如权利要求3所述的无线电站设备，其特征在于，所述载波振荡器通过第一分频电路给所述数字滤波器提供抽样时钟信号，并通过第二分频电路给所述并串联变换器提供时钟信号。

6．如权利要求1所述的无线电站设备，其特征在于，所述室外单元包括：一个多路复用器，用以有选择地输出用所述室内单元发送来的频率f3(赫)调制过的信号；一个解调器，用以将所述多路复用器的输出解调成由m位组成、频率为f1×n(赫)的第三二进制数字数据；一个数/模转换器，用以将第三二进制数字数据转换成相应的模拟信号；和一个射频调制器，用以用预定的射频直接调制模拟信号；还有一个功率放大器，用以放大频率调制器输出的信号。

7．如权利要求6所述的无线电站设备，其特征在于，所述解调器包括：一个载波提取电路，用以从所述室内单元的所述调制器通过所述多路复用器输入到其上的输出提取频率为第三频率f3(赫)的时钟信号；一个第三分频电路，用以将收到的载波提取电路的输出分成第二频率f2；一个检波电路，用以通过包络检波对调制波进行检波；和一个再定时电路，用以借助于串并联变换将检波电路的输出连同第三分频电路的输出变换成由m位组成、频率为f1×n(赫)的数据。

8．无线电站的一种信号传输方法，该无线电站包括一个室内单元和一个通过同轴电缆与该室内单元相连接的室外单元，所述方法的特征在于，它包括下列步骤：

将以频率f1(赫)的数据速率输入的第一二进制数字数据信号变换成频率为f2(赫)的串行第二二进制数字数据，其中f2(赫)等于f1×n×m(赫)，而与n是附加抽样次数，m是量化量的抽样次数，且n和m都是等于或大于2的整数；

将频率为f2(赫)的串行第二二进制数字数据调制成频率为第三频率f3的第三二进制数字数据信号，第三频率f3(赫)为第一频率f1(赫)的倍数的载波频率；

用频率f3(赫)将第三二进制数字数据解调成由m位组成、频率为频率f1(赫)与抽样次数n的乘积的并行信号；

将经解调的传输信号转换成模拟信号；

用预定的无线电载波调制所述模拟传输信号；然后放大和传输用无线电载波调制过的模拟传输信号。

9．如权利要求8所述的无线电站信号传输方法，其特征在于，上述从输入的第一二进制数字数据信号变换成串行第二二进制数字信号，直到将频率为f2(赫)的串行第二二进制数字数据信号用第三频率f3(赫)ASK调制成第三数字数据信号的各步骤是在室内单元中进行的，其它各步骤则在室外单元中进行，所述信号传输方法还包括下列步骤：

通过所述同轴电缆将用经f3(赫)ASK调制过的第三二进制数字数据信号传送到所述室外单元；和

将所述室内单元传送来和第三二进制数字数据信号接收入所述室外单元，

将收到的第三二进制数字数据信号传送到解调步骤。

10．如权利要求8所述的无线电站传输信号的方法，其特征在于，所输入的数据率f1(赫)各不相同的第一二进制数字数据信号彼此不同，频率f3(赫)为各传输的各第二频率f2(赫)的公倍数。

11．如权利要求9所述的无线电站传输信号的方法，其特征在于，所输入的第一二进制数字数据是多个数据率f1(赫)彼此不同的数据，频率f3(赫)则为各第一二进制数字数据信号诸频率f1(赫)和f2(赫)的公倍数。