CN106533489B - 一种自组网通信终端 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自组网通信终端，涉及通信终端的技术领域，解决了现有技术中的自动组网的移动通信不能应对特殊情况的临时通信的问题。该自组网通信终端，包括双向功放模块、基带板、射频版、底板、编码板、滤波器、GPS数据板和交换机；双向功放模块采用三级放大；基带板用于信号的信道调制解调和发射信号的上变频，基带板采用编码正交频分复用技术，基带板还用于设置自组网协议；射频版用于控制接收天线和发射天线的切换；编码板用于对音视频数据进行压缩编码；GPS数据板用于接收卫星射频信号；自组网采用AdHoc网络，并使用单一频率传递信号。本发明能够不依赖基础网络设施，完成临时快速自动组网的移动通信。

Description

一种自组网通信终端
技术领域
本发明涉及通信终端的技术领域，具体涉及一种自组网通信终端。
背景技术
随着通信技术的不断发展，近年来移动通信技术得到了飞速发展，蜂窝移动通信系统、无线局域网、蓝牙技术和家庭无线局域网等移动通信技术纷纷涌现，并不断完善。这些无线接入技术的发展使得移动用户可以在任何时候、任何地点以任何方式来访问网络所提供的任何服务。
现有的移动通信技术都是集中式控制的，大多无线组网方式有点对点(单向发射、单向接收或双向收发)、点对多点的(有中心或基站的一点对多点)的通信方式。在没有中心或基站的情况下，无法完成2台以上移动设备的通信组网。
现有的通信技术要基于预先架设的网络基础设施才能运行。例如，蜂窝移动通信系统要有基站和移动交换中心等功能设施的支持；无线局域网一般也工作在有接入点和有线骨干网的模式下。但对于特殊的应用场合，有中心的移动通信技术并不能胜任。比如，战场上部队的快速展开和推进，发生地震或水灾等大型灾害后的营救，野外科考，偏远矿山作业以及临时性组织的大型会议等这些场合的通信不能依赖于任何预先架设的网络设施，或者预先架设的网络基础设施已经因灾害损毁而失去效用，而是需要一种能够临时快速自动组网的移动通信技术。因此，现有技术中的自动组网的移动通信存在不能应对特殊的临时通信的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种自组网通信终端，为了解决现有技术中的自动组网的移动通信不能应对特殊情况的临时通信的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种自组网通信终端，包括双向功放模块、基带板、射频版、底板、编码板、滤波器、GPS数据板和交换机；所述双向功放模块采用三级放大；所述基带板用于信号的信道调制解调和发射信号的上变频，所述基带板采用编码正交频分复用技术，所述基带板还用于设置自组网协议；所述射频版用于控制接收天线和发射天线的切换；所述底板用于电压转换、贴膜控制和布线转接；所述编码板用于对音视频数据进行压缩编码，包括高清编码板和标清编码板；所述GPS数据板用于接收卫星射频信号，并对所述卫星射频信号进行解析后发送到所述基带板；所述自组网采用AdHoc网络，并使用单一频率传递信号。
其中，所述双向功放模块内设计负压保护电路。
优选地，所述基带板的自组网协议采用Mesh通信协议。
优选地，还包括WIFI模块，用于通过WIFI网络连接不同的终端显控设备。
本发明的有益效果为：本发明实施例提供了一种自组网通信终端，包括双向功放模块、基带板、射频版、底板、编码板、滤波器、GPS数据板和交换机。本发明实施例提供的自组网通信终端时可以支持视频、音频和数据IP传输的自组网设备，所述基带板采用编码正交频分复用技术即COFDM技术，进行信道调制解调，具有良好的射频穿透能力和可在多径环境条件下使用的特点。所述自组网采用AdHoc网络，不依赖基础网络设施，并采用分布式处理，由网络各个节点同步完成，从而提高网络抗干扰、抗故障能力。本发明实施例提供的自组网通信终端可以组成一个由多达16个结点组成的网络，该网络是自组织自治愈网络，并使用单一频率传递信息，简化了网络的频率管理。所述编码器可实现高清和标清两种编码方式。本发明支持GPS数据接收及传输，并支持单兵系统组网，可支持多路语音、图像(标清/高清)、数据多业务双向传输，同时使用外置电池，并支持电池更换。因此，本发明解决了现有技术中的自动组网的移动通信不能应对特殊情况的临时通信的问题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种自组网通信终端的组成模块图；
图2为图1所示的自组网通信终端的信号发射流程图；
图3为图1所示的自组网通信终端的信号接收流程图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
参见图1，本发明实施例中提供了一种自组网通信终端，包括双向功放模块、基带板、射频版、底板、编码板、滤波器、GPS数据板和交换机；双向功放模块采用三级放大；基带板用于信号的信道调制解调和发射信号的上变频，基带板采用编码正交频分复用技术，基带板还用于设置自组网协议；射频版用于控制接收天线和发射天线的切换；底板用于电压转换、贴膜控制和布线转接；编码板用于对音视频数据进行压缩编码，包括高清编码板和标清编码板；GPS数据板用于接收卫星射频信号，并对卫星射频信号进行解析后发送到基带板；自组网采用AdHoc网络，并使用单一频率传递信号。
本发明实施例中，双向功放模块一方面利用预失真校正技术，提高功放的线性度，同时也采用了功率回退的方法，来满足对线性指标的要求。
功放采用三级放大，放大芯片采用微波GaAs FET场管，工作偏置在甲类状态，放大电路的基板选用了进口低介质材料复合基板，介电系数稳定，表面金属层加厚，减少了线路的损耗，提高了发射功率。
基带板是自组网通信终端的核心器件，不仅用于信号的信道调制解调以及发射信号的上变频，而且实现了自组网协议。
本发明实施例中，基带板的信道调制解调采用编码正交频分复用技术，即COFDM。COFDM就是将经过信道编码后的数据符号分别调制到频域上相互正交的大量子载波上，然后将所有调制后信号叠加(复用)，形成OFDM时域符号。由于正交频分复用采用大量(N个)子载波的并行传输，在相等的传输数据率下，OFDM时域符号长度是单载波符号长度的N倍，这样其抗符号间干扰(ISI)的能力可显著提高，从而减轻对均衡的要求。由于OFDM符号是大量相互独立信号的叠加，从统计意义上讲，其幅度近似服从高斯分布，这就造成OFDM信号的峰均功率比高，从而提高了对发射机功放线性度的要求，降低了发射机的功率效率。
射频板用于控制接收和发射切换，切换信号来自于基带板。本发明实施例中，自组网系统采用单一频率，采用两个天线分集接收，一个收发天线，一个接收天线。收发天线接口连接射频开关，用于控制接收和发射切换。接收到的信号经过两级变频之后变到中频，中频信号经可变增益的低噪放后，以差下变频的过程如下：
RF输入信号形式为frf，LO信号表示为flo，同时加到混频器的输入端后，混频器输出为：
由于frf和flo很接近，因此和频与差频相隔很大，用低通滤波器很容易选出fif＝frf-flo。
射频板以分信号的形式将接收到的信号发送到基带板。
底板用于将16V电转换为12V，再换转为5V，并用于贴膜控制，还用于布线转接，以缩短走线距离。
本发明实施例中，编码板采用海思高清方案实现高清音视频数据的压缩编码，将音视频数据进行AD转换采样后，使用标清(H.264)/高清(H.265)编码算法进行视频压缩，G.711进行音频压缩，最后打包成IP数据包输出给基带板。
为实现对带外谐波的抑制，本发明实施例的设备内部设置了腔体滤波器，滤波器的具体指标如下：
工作中心频率：340MHz，±10MHz
输入输出接口：SMA
输入输出回波损耗：≥19dB/±10MHz(或VSWR≤1.25)
插入损耗：≤2.0dB/±10MHz
带内波动：≤0.8dB/±10MHz
带外抑制：≥60dB/±60MHz以外
承受功率：≥10W
机械尺寸：35mmx35mmx10mm
双向功放模块输出的射频信号，经过该滤波器以后，对带内有用信号，其衰减仅为0.8dB；对于±60MHz带宽以外的杂散信号，其衰减幅度大于60dB。
GPS数据板接收卫星射频信号，解析后通过串口将信息以NEMA1803标准发送给基带板，通过基带板的数据RS232串口发送，可在控制界面上显示GPS信息并在电子地图上显示位置。
其中，双向功放模块内设计负压保护电路。本发明实施例中，由于工作电流较大，在电路中设计了负压保护电路，以确保双向功放模块的正常工作。
优选地，基带板的自组网协议采用Mesh通信协议。本发明实施例的自组网采用Mesh通信协议，在自组网中每一个节点既是终端也可以作为一个独立的路由器。自组网是自愈网，其连接可以跳跃断开的结点，如果网络中的一个结点损坏了并不影响其它网络节点的运行。网络运行可靠，在网络中起始点与目的点间有多个路径。
优选地，还包括WIFI模块，用于通过WIFI网络连接不同的终端显控设备。
应用本发明实施例提供的自组网通信终端进行信号发射和信号接收的具体流程如下：
a)信号发射
参见图2，信号的发射过程如下：摄像头采集到的音视频信号由编码板进行压缩编码后，经过交换机进入基带板进行信道的调制以及上变频，然后由双向功放模块将信号放大后经收发天线将信号发射出去；而语音和IP数据直接进入基带板进行基带处理以及上变频，经上变频后的射频信号由双向功放模块放大后发射出去。
b)信号接收
参见图3，信号的接收过程如下：射频信号可以通过收发天线和接收天线接收，收发天线接收到信号，经过双向功放的射频开关进入射频板，而接收天线接收到的信号经过滤波器进入射频板。射频板将接收到的高频信号下变频为中频信号送给基带板，基带板将中频信号解调成IP数据送至计算机网络；视频IP数据流经外置显控设备解码后显示在显控设备上；串口数据输出至串口设备。
本发明实施例提供的自组网通信终端曾在渤海海域进行数据传输，在345MHz的频点，2.5MHz的带宽下，使用1.2m的黑干天线，传输距离最高为50km。以下为设备的主要技术指标如下：
本发明实施例提供了一种自组网通信终端，包括双向功放模块、基带板、射频版、底板、编码板、滤波器、GPS数据板和交换机。本发明实施例提供的自组网通信终端时可以支持视频、音频和数据IP传输的自组网设备，基带板采用编码正交频分复用技术即COFDM技术，进行信道调制解调，具有良好的射频穿透能力和可在多径环境条件下使用的特点。自组网采用AdHoc网络，不依赖基础网络设施，采用分布式处理，由网络各个节点同步完成，从而提高网络抗干扰、抗故障能力。本发明实施例提供的自组网通信终端可以组成一个由多达16个结点组成的网络，该网络是自组织自治愈网络，并使用单一频率传递信息，简化了网络的频率管理。编码器可实现高清和标清两种编码方式。本发明支持GPS数据接收及传输，并支持单兵系统组网，可支持多路语音、图像(标清/高清)、数据多业务双向传输，同时使用外置电池，并支持电池更换。因此，本发明解决了现有技术中的自动组网的移动通信不能应对特殊情况的临时通信的问题。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
当然，本发明还可以有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可以根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种自组网通信终端，其特征在于，包括双向功放模块、基带板、射频板 、底板、编码板、滤波器、GPS数据板和交换机；所述双向功放模块采用三级放大；所述基带板用于信号的信道调制解调和发射信号的上变频，所述基带板采用编码正交频分复用技术，所述基带板还用于设置自组网协议；所述射频板 用于控制接收天线和发射天线的切换；所述底板用于电压转换、贴膜控制和布线转接；所述编码板用于对音视频数据进行压缩编码，包括高清编码板和标清编码板；所述GPS数据板用于接收卫星射频信号，并对所述卫星射频信号进行解析后发送到所述基带板；自组网采用AdHoc网络，并使用单一频率传递信号；
所述自组网通信终端进行信号发射和信号接收的流程为：
信号发射过程：摄像头采集到的音视频信号由编码板进行压缩编码后，经过交换机进入基带板进行信道的调制以及上变频；然后，由双向功放模块将信号放大后经收发天线将信号发射出去；而语音和IP数据直接进入基带板进行基带处理以及上变频，经上变频后的射频信号由双向功放模块放大后发射出去；
信号接收过程：射频信号通过收发天线和接收天线接收，收发天线接收到信号，经过双向功放的射频开关进入射频板，而接收天线接收到的信号经过滤波器进入射频板；射频板将接收到的高频信号下变频为中频信号以NEMA1803标准送给基带板，基带板将中频信号解调成IP数据发送至交换网络；视频IP数据流经外置显控设备解码后显示在显控设备上；串口数据输出至串口设备；
自组网通信终端进行数据传输时，带宽为6MHz时，通道速率传输≥6Mbps；带宽为5MHz时，通道速率传输≥5Mbps；带宽为3.5MHz时，通道速率传输≥3.5Mbps；带宽为3MHz时，通道速率传输≥3Mbps；带宽为2.5MHz时，通道速率传输≥2.5Mbps。
2.根据权利要求1所述的自组网通信终端，其特征在于，所述双向功放模块内设计负压保护电路。
3.根据权利要求2所述的自组网通信终端，其特征在于，所述基带板的自组网协议采用Mesh通信协议。
4.根据权利要求3所述的自组网通信终端，其特征在于，还包括WIFI模块，用于通过WIFI网络连接不同的终端显控设备。
5.根据权利要求1所述的自组网通信终端，其特征在于，所述双向功放模块采用预失真校正和功率回退的方法完成功放。
6.根据权利要求1所述的自组网通信终端，其特征在于，所述滤波器的具体指标为：工作中心频率：340MHz，±10MHz；输入输出接口：SMA；输入输出回波损耗：≥19dB/±10MHz或VSWR≤1.25；插入损耗：≤2.0dB/±10MHz；带内波动：≤0.8dB/±10MHz；带外抑制：≥60dB/±60MHz以外；承受功率：≥10W。
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