CN108599806A - 基于半双工基带芯片的全双工物联网基站 - Google Patents

基于半双工基带芯片的全双工物联网基站 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于半双工基带芯片的全双工物联网基站，所述基站包括：处理器、接收模块和发送模块；其中，所述接收模块包括：依次连接的设置为接收状态的第一射频开关、低噪声放大器、射频前端以及所述半双工基带芯片；所述发送模块包括：依次连接的收发器、功率放大器、设置为发送状态的第二射频开关；所述处理器通过总线与所述接收模块的半双工基带芯片相连，进行数据、控制指令的交互；所述处理器还通过总线与所述发送模块的收发器相连，进行数据、控制指令的交互。应用本发明解决了现有物联网基站只能实现半双工通讯的缺点，可以实现全双工实时通讯，提高通信效率。

Description

基于半双工基带芯片的全双工物联网基站
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，特别是指一种基于半双工基带芯片的全双工物联网基站。
背景技术
目前市场基于LoRaWAN协议的LPWAN物联网基站均采用Semtech公司SX1301基带芯片，外加2片SX1255或SX1257射频前端芯片，组成一套具有8路上行，1路下行的方案。但由于SX1301是一款半双工无线调制解调器基带芯片，其工作模式只能采用半双工方式来与终端进行通信，基站不能同时工作在收、发两种模式下，这就限制了基站与终端之间的通信效率。而由于LPWAN物联网基站的覆盖面积较广，能同时接纳几平方公里内成千上万个终端节点数据，采用半双工的通信方式严重的影响了网络的通信效率。
目前LPWAN物联网基站的整体方案如图1所示，一般采用ARM作为主控的处理器，通过SPI总线来驱动基于SX1301基带芯片的收发模块。该半双工的收发模块中，包括SX1301基带芯片、采用SX1255芯片的射频前端、功率放大器、低噪声放大器，以及射频开关。其中，射频前端是将基带的IQ信号进行上变频或下变频，射频开关用来将2路信号合并为1路，接入天线。功率放大器是负责将输出功率进行放大，以达到标准所要求的输出功率，而低噪声放大器是将接收到的小信号进行放大，提高SX1255对有用信号的解析能力。GPS定位模块负责基站的地理坐标获取，同时将收到的1PPS信号输出至基带，对数据包增加时间戳。4G模块和以太网是负责将基站自身状态信息及收到的数据传输至后端平台。同时以太网支持POE供电，匹配户外站点安装要求。
虽然现阶段的物联网数据多为上行，但也不缺乏在上行的同时，也要对终端进行唤醒，校准或配置等下行工作。由于现有方案采用的SX1301是一款半双工无线调制解调器基带芯片，其内部的2个微处理器一个负责动态增益控制及网络收发控制，另一个负责数据包的网络仲裁。这样的半双工通讯模式大大的影响了网络通信的效率，特别是网络终端节点数量多，又需要上下行并发时，制约尤为严重。
发明内容
本发明提出了一种基于半双工基带芯片的全双工物联网基站，解决了现有物联网基站只能实现半双工通讯的缺点，可以实现全双工实时通讯，提高通信效率。
基于上述目的，本发明提供一种基于半双工基带芯片的全双工物联网基站，包括：处理器、接收模块和发送模块；其中，
所述接收模块包括：依次连接的设置为接收状态的第一射频开关、低噪声放大器、射频前端以及所述半双工基带芯片；
所述发送模块包括：依次连接的收发器、功率放大器、设置为发送状态的第二射频开关；
所述处理器通过总线与所述接收模块的半双工基带芯片相连，进行数据、控制指令的交互；所述处理器还通过总线与所述发送模块的收发器相连，进行数据、控制指令的交互。
进一步，所述接收模块中还包括：
连接在所述射频前端与所述接收模块中的射频开关之间的功率放大器。
较佳地，所述处理器还用于在检测所述发送模块出现故障后，控制所述接收模块将第一射频开关切换为半双工的收发状态。
其中，所述半双工基带芯片支持上行多信道的调制解调，信道调度控制。
其中，所述接收模块中的射频前端为两个，用于进行信号的上、下变频。
进一步，所述基站，还包括：
与所述处理器相连的全球定位系统GPS定位模块，用于将标准时间与所述处理器的本机时间进行校准和同步；
所述GPS定位模块还与所述接收模块相连，为所述基带芯片提供秒脉冲信号。
本发明实施例提供的基于半双工基带芯片的全双工物联网基站，基于半双工基带芯片实现用于接收信号的接收模块，基于与接收模块信道物理独立的收发器实现用于发送信号的发送模块，一方面保留了原基站可以通过半双工基带芯片实现上行8路信号的接收功能，且对原基站的结构改变不大；另一方面，以低成本增加了一个独立信道的发送模块，从而实现了全双工的实时通讯，从而以低成本提高了通信效率。
进一步，本发明实施例提供的基于半双工基带芯片的全双工物联网基站，在全双工模式下，如果发送模块出现故障，可将接收模块切换至半双工模式，进行半双工的信号收发，从而保持通信链路的正常工作。
附图说明
图1为现有技术的基于半双工基带芯片的物联网基站内部结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于半双工基带芯片的全双工物联网基站内部结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
本发明的主要技术方案为收发信道物理完全分离的方式；其中，接收模块采用半双工基带芯片SX1301可以实现8路上行信号的接收；发送模块采用低成本的收发器，实现1路独立下行信道，这样组成了1套全双工的实时通讯系统，可以实现全双工实时通讯，提高了通信效率。
下面结合附图详细说明本发明实施例的技术方案。
本发明实施例提供的一种基于半双工基带芯片的全双工物联网基站，内部结构如图2所示，包括：处理器201、接收模块202和发送模块203。
其中，接收模块202中包括：依次连接的第一射频开关211、低噪声放大器212、射频前端213以及半双工基带芯片214；其中，第一射频开关211设置为接收状态，与天线E3连接。
终端发送给基站的射频信号经天线E3进入第一射频开关211，第一射频开关211在全双工模式下一直处于接收状态；第一射频开关211输出的模拟信号经低噪声放大器212，进行小信号的放大，然后将信号传递给下一级射频前端213。射频前端213将信号解调为IQ数字信号后传送给半双工基带芯片214，半双工基带芯片214支持上行多信道的调制解调，信道调度控制，最多支持8路上行。半双工基带芯片214解调出的各路信号发送给处理器201。
较佳地，接收模块202中的射频前端213可以是两个，以便于一个可以进行信号的上变频，一个可以进行信号的下变频。
发送模块203中包括：依次连接的收发器221、功率放大器222、设置为发送状态的第二射频开关223；其中，第二射频开关223一直处于发送状态，其与天线E2连接；其中，发送模块203中的收发器221可采用低成本的用于终端中的收发器。
发送模块203中的收发器221负责将处理器201输出的信号调制为射频信号或进行信号的上下变频，功率放大器222将收发器221输出的信号进行功率放大后，再经第二射频开关223来转换为1路输出由天线E2进行信号发射。
处理器201通过总线与所述接收模块202的半双工基带芯片214相连，进行数据、控制指令的交互。具体地，处理器201接收并处理半双工基带芯片214解调出的各路信号，处理器201也可向半双工基带芯片214发送控制指令。
处理器201还通过总线与发送模块203的收发器221相连，进行数据、控制指令的交互。具体地，处理器201可以将要发送给终端的数据信号通过总线发送给发送模块203的收发器221，由发送模块203进行信号的发送。处理器201也可向收发器221发送控制指令。
其中，总线具体可以是SPI(串行外设接口)总线或其它总线。
更优地，上述接收模块202中还可包括：连接在射频前端213与第一射频开关211之间的功率放大器215。
而处理器201还用于在检测所述发送模块203出现故障后，控制所述接收模块202由接收状态转换为半双工的收发状态，即控制接收模块202将其第一射频开关211切换为半双工的收发状态，从而保证基站可以继续进行信号的收发。这样，如果发送模块出现故障，可将接收模块切换至半双工模式，进行半双工的信号收发，从而保持通信链路的正常工作。
这样，接收模块202一方面可以通过低噪声放大器212、射频前端213以及半双工基带芯片214接收多路上行信号；另一方面，接收模块202可以通过半双工基带芯片214、射频前端213以及功率放大器215发送一路信号；而信号的发送与接收可由第一射频开关211进行半双工的切换来实现。
进一步，本发明实施例提供的基于半双工基带芯片的全双工物联网基站，还可以包括：GPS(全球定位系统)定位模块204。
与处理器201相连的GPS定位模块204用于将标准时间与所述处理器的本机时间进行校准和同步，还可获取基站安装地点的位置信息；此外，GPS定位模块204还可与所述接收模块202相连，为半双工基带芯片214提供1PPS信号(秒脉冲信号)对数据包增加时间戳。
进一步，本发明实施例提供的基于半双工基带芯片的全双工物联网基站，还可以包括：与所述处理器201相连的4G(第四代移动通信技术)通讯模块205。
4G通讯模块205可以无线通讯的方式将基站自身状态信息以及收到的数据传输至后端平台。
进一步，本发明实施例提供的基于半双工基带芯片的全双工物联网基站，还可以包括：与所述处理器相连的以太网通讯模块206。
以太网通讯模块206可通过以太网将基站自身状态信息以及收到的数据传输至后端平台。此外，以太网通讯模块还可支持基于以太网的供电技术，为基站供电，匹配户外站点安装要求。
本发明实施例提供的基于半双工基带芯片的全双工物联网基站，基于半双工基带芯片实现用于接收信号的接收模块，基于与接收模块信道物理独立的收发器实现用于发送信号的发送模块，一方面保留了原基站可以通过半双工基带芯片实现上行8路信号的接收功能，且对原基站的结构改变不大；另一方面，以低成本增加了一个独立信道的发送模块，从而实现了全双工的实时通讯，从而以低成本提高了通信效率。
进一步，本发明实施例提供的基于半双工基带芯片的全双工物联网基站，在全双工模式下，如果发送模块出现故障，可将接收模块切换至半双工模式，进行半双工的信号收发，从而保持通信链路的正常工作。
本技术领域技术人员可以理解，本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本发明中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于半双工基带芯片的全双工物联网基站，其特征在于，包括：处理器、接收模块和发送模块；其中，
所述接收模块包括：依次连接的设置为接收状态的第一射频开关、低噪声放大器、射频前端以及所述半双工基带芯片；
所述发送模块包括：依次连接的收发器、功率放大器、设置为发送状态的第二射频开关；
所述处理器通过总线与所述接收模块的半双工基带芯片相连，进行数据、控制指令的交互；所述处理器还通过总线与所述发送模块的收发器相连，进行数据、控制指令的交互。
2.根据权利要求1所述的基站，其特征在于，所述接收模块中还包括：
连接在所述射频前端与所述接收模块中的射频开关之间的功率放大器。
3.根据权利要求2所述的基站，其特征在于，
所述处理器还用于在检测所述发送模块出现故障后，控制所述接收模块将第一射频开关切换为半双工的收发状态。
4.根据权利要求1-3任一所述的基站，其特征在于，
所述半双工基带芯片支持上行多信道的调制解调，信道调度控制。
5.根据权利要求1-3任一所述的基站，其特征在于，所述接收模块中的射频前端为两个，用于分别进行信号的上、下变频。
6.根据权利要求1-3任一所述的基站，其特征在于，还包括：
与所述处理器相连的全球定位系统GPS定位模块，用于将标准时间与所述处理器的本机时间进行校准和同步；
所述GPS定位模块还与所述接收模块相连，为所述基带芯片提供秒脉冲信号。
7.根据权利要求1-3任一所述的基站，其特征在于，还包括：与所述处理器相连的第四代移动通信技术4G通讯模块。
8.根据权利要求1-3任一所述的基站，其特征在于，还包括：与所述处理器相连的以太网通讯模块。
9.根据权利要求8所述的基站，其特征在于，所述以太网通讯模块支持基于以太网的供电技术。
10.根据权利要求1-3任一所述的基站，其特征在于，所述总线具体为串行外设接口SPI总线。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111131010A (zh) * 2019-04-03 2020-05-08 利尔达科技集团股份有限公司 一种基于LoRaWAN的多通道全双工物联网网关
CN111315041A (zh) * 2020-02-13 2020-06-19 东南大学 支持LoRaWAN协议的全双工LoRa网关
CN114567369A (zh) * 2022-02-21 2022-05-31 北京国电高科科技有限公司 一种卫星物联网半双工数据转发方法及系统

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204087465U (zh) * 2014-09-16 2015-01-07 北京天公瑞丰科技有限公司 基于tg-inwicos的ii型采集器通信装置
CN106100680A (zh) * 2016-07-28 2016-11-09 上海宏力达信息技术股份有限公司 一种应用于刀片式网关的射频单元
CN106656827A (zh) * 2016-09-30 2017-05-10 深圳市唯传科技有限公司 一种LoRa基站路由器及基于LoRa基站路由的窄带物联网络系统
CN107094323A (zh) * 2017-06-16 2017-08-25 厦门恩匹令克科技有限公司 一种窄带物联网通信基站
CN107172654A (zh) * 2017-06-14 2017-09-15 深圳市亿兆互联技术有限公司 一种Lora数据分析仪及数据分析方法
CN107547305A (zh) * 2017-07-19 2018-01-05 上海因士环保科技有限公司 一种网络通信系统及方法
CN107643508A (zh) * 2017-08-25 2018-01-30 重庆慧联无限科技有限公司 室内定位系统
CN107707894A (zh) * 2017-11-08 2018-02-16 湖南迈克森伟电子科技有限公司 便携式无线图传发射机
CN107947828A (zh) * 2017-11-21 2018-04-20 湖南瓴星空间信息技术有限公司 一种星载物联网网关及物联网通信方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204087465U (zh) * 2014-09-16 2015-01-07 北京天公瑞丰科技有限公司 基于tg-inwicos的ii型采集器通信装置
CN106100680A (zh) * 2016-07-28 2016-11-09 上海宏力达信息技术股份有限公司 一种应用于刀片式网关的射频单元
CN106656827A (zh) * 2016-09-30 2017-05-10 深圳市唯传科技有限公司 一种LoRa基站路由器及基于LoRa基站路由的窄带物联网络系统
CN107172654A (zh) * 2017-06-14 2017-09-15 深圳市亿兆互联技术有限公司 一种Lora数据分析仪及数据分析方法
CN107094323A (zh) * 2017-06-16 2017-08-25 厦门恩匹令克科技有限公司 一种窄带物联网通信基站
CN107547305A (zh) * 2017-07-19 2018-01-05 上海因士环保科技有限公司 一种网络通信系统及方法
CN107643508A (zh) * 2017-08-25 2018-01-30 重庆慧联无限科技有限公司 室内定位系统
CN107707894A (zh) * 2017-11-08 2018-02-16 湖南迈克森伟电子科技有限公司 便携式无线图传发射机
CN107947828A (zh) * 2017-11-21 2018-04-20 湖南瓴星空间信息技术有限公司 一种星载物联网网关及物联网通信方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111131010A (zh) * 2019-04-03 2020-05-08 利尔达科技集团股份有限公司 一种基于LoRaWAN的多通道全双工物联网网关
CN111315041A (zh) * 2020-02-13 2020-06-19 东南大学 支持LoRaWAN协议的全双工LoRa网关
CN114567369A (zh) * 2022-02-21 2022-05-31 北京国电高科科技有限公司 一种卫星物联网半双工数据转发方法及系统
CN114567369B (zh) * 2022-02-21 2022-11-22 北京国电高科科技有限公司 一种卫星物联网半双工数据转发方法及系统

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