CN110266341A - 一种多路并行传输4g通讯系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于通讯技术领域，尤其是涉及一种多路并行传输4G通讯系统及其方法。包括分别与控制单元相连的信号输入模块、基频处理单元、数字宽频收发单元、载波信号发生器、扩频信号发生器；智能天线单元与数字宽频收发单元相连。载波信号发生器、扩频信号发生器分别与基频处理单元相连。通过对多用户信号进行分段处理，然后通过智能天线进行多段发送，可大大增加发送数据的速度。另外，通过正交调制加载载波信号和扩频信号，可大大的较小多用户通讯时的相互干扰。通过多组智能天线单元单独通讯，可大大增加通讯信号容量，较小串号的不利影响。

Description

一种多路并行传输4G通讯系统及其方法

技术领域

本发明属于通讯技术领域，尤其是涉及一种多路并行传输4G通讯系统及其方法。

背景技术

目前4G通讯技术虽然很普及，但在多用户通讯情况下，会存在通讯信号质量不高，尤其当人员很密集时，信号的质量就较差。当一个区域的同时有大量的人员在看视频下载文件时，会存在卡顿问题。尤其，现在软件商店的软件容量太大，电影文件也很大的情况下，下载和传输速度不理想。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种多路并行传输4G通讯系统，其特点是，包括，

控制单元，用于控制整个通讯系统运行；

信号输入模块，连接控制单元，通过控制单元来输入通讯信号；

基频处理单元，与信号输入模块相连接，用于处理信号输入模块传过来的通讯信号；

数字宽频收发单元，连接控制单元，用于和控制单元之间双向通信；

智能天线单元，与数字宽频收发单元连接，用于接收和发送用户通讯信号；

载波信号发生器，与控制单元和基频处理单元相连接，用于将输入基频处理单元的通讯信号加载到载波信号内，通过控制单元来控制和监控载波信号发生器的使用状态；

扩频信号发生器，与控制单元和基频处理单元相连接，用于对加载到载波信号内的通讯信号进行频率改变处理，通过控制单元来控制和监控扩频信号发生器的使用状态；

控制单元分别与信号输入模块、基频处理单元、数字宽频收发单元、载波信号发生器、扩频信号发生器相连，用于控制通讯信号在各模块内的高速传输。一般通讯信号为保证传输数据速度快，用户和基站间采用短波高频信号进行近距离传输。通过将通讯信号加载到载波信号发生器产生长波低频信号，用于基站和运营商的中央计算机系统远距离通讯。通过扩频信号发生器产生扩频信号，将载波信号加载到扩频信号中，用于对载波信号进行伪码扩频，便于区别不同用户的信号，避免其他用户的干扰。

优选的，所述的基频处理单元包括依次相连的信号整合模块、信号分段模块、调制模块、扩频模块、变频模块，其中信号整合模块连接信号输入模块，变频模块连接控制单元，载波信号发生器连接调制模块，扩频信号发生器连接扩频模块。多用户数据通过信号输入模块生成串行原始数据。信号整合模块用于将串行原始数据进行包装、合成等操作，并形成串行复用数据。信号分段模块上设置多路输出端，并将串行复用数据由单一路传输数据变成并行多路传输数据，然后由每路的输出端传输一路数据。调制模块内设置多路子信道，每路子信道包括一个输出端，调制模块先将每组的并行多路传输数据进行正交调制，然后加载到载波信号内，通过正交IFFT操作实现，调制后每一路的原始数据符号变成正交频载波信号。扩频模块用于将正交频载波信号加载到扩频信号发生器产生的扩频信号中，产生可以抗干扰的正交频多址载波信号。然后通过变频模块，对正交频多址载波信号进行数模转变，功率放大，倍频发射等操作变成射频信号。

优选的，所述的变频模块内设置后置滤波器。通过后置滤波器，用于对设备本身参数的信号波进行过滤，减少杂波对通讯信号的影响。

优选的，所述的调制模块内设置多路子信道，每个子信道上都设置一个信号乘法器和输出端；所述的扩频模块内设置一个信号乘法器。通过在调制模块内每个子信道上设置乘法器，用于将每路的并行多路传输数据于载波信号进行正交调制。通过扩频模块内的信号乘法器用于将正交频载波信号与扩频信号进行正交调制，从而产生强抗干扰的信号。

优选的，信号输入模块内设置符号插入器。通过在信号输入模块内的符号插入器，用于对用户数据进行插入导频符号，便于后期对数据进行精确的整合和分段，从而可以加快信号的处理和传播速度。

优选的，所述的信号输入模块内设置前置滤波器。通过前置滤波器，可以对周围环境中的信号进行滤波，减少数据失真。

优选的，所述的数字宽频收发单元和智能天线单元有三组或四组。一组智能天线单元对应一组数字宽频收发单元，智能天线单元分成三组或四组，每组负责一个角度区域内的信号，所有的智能天线单元共同负责360°环形区域的用户。从而使得系统的容量更大，数据传播速度更快。

优选的，每个智能天线单元内设置有数套加权器，用于向不同方向发射波束。每一个天线后接一个加权器，既调节幅度又调节相位。使得同时具有空域、时域处理能力。从而使得系统处理数据的容量和速度都用较大的提高。

优选的，所述的智能天线单元上设置用于方向校准的驱动单元。通过驱动单元，用于对智能天线单元进行实时校准，避免方向错误影响传输效果。

一种多路并行传输4G通讯方法，其步骤如下：

步骤一)数据输入：外界的多用户数据通过信号输入模块输入，并通过内置的符号插入器插入符号，从而生成串行原始数据；便于后期对数据的处理；

步骤二)数据整合：串行原始数据通过信号整合模块生成串行复用数据；用于对串行原始数据进行包装、合成和重整理等操作，便于后期的分段；

步骤三)数据整合：串行复用数据通过信号分段模块生成并行多路传输数据；将数据分成多路的数据，每路数据通过输出端输出，可大大提供数据的传输速度；

步骤四)数据调制：并行多路传输数据与生成的载波信号通过调制模块生成正交频载波信号；将每路的数据分别与载波信号进行正交调制，然后对每路的正交调制信号进行输出，可大大提高传输速度；

步骤五)数据扩频：正交频载波信号与扩频信号通过扩频模块生成正交频多址载波信号；将每路的正交频载波信号加载到扩频信号中，形成多路的正交多址载波信号；

步骤六)数据变频：正交频多址载波信号通过变频模块生成可发射的射频信号，再将多路的正交多址载波信号分别进行变频，然后通过控制单元依次传输给数字宽频收发单元和智能天线单元，通过智能天线单元内的多个电线单元并行发送，从而可大大提供传输速度。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：通过对多用户信号进行分段处理，然后通过智能天线进行多段发送，可大大增加发送数据的速度。另外，通过正交调制加载载波信号和扩频信号，可大大的较小多用户通讯时的相互干扰。通过多组智能天线单元单独通讯，可大大增加通讯信号容量，较小串号的不利影响。

附图说明

图1是本发明多路天线4G通讯系统原理图。

图2是本发明多路天线4G通讯系统控制流程图。

其中，1-控制单元；2-信号输入模块；3-基频处理单元；4-数字宽频收发单元；5-智能天线单元；6-载波信号发生器；7-扩频信号发生器；31-信号整合模块；32-信号分段模块；33-调制模块；34-扩频模块；35-变频模块。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，一种多路并行传输4G通讯系统，包括，控制单元1，用于控制整个通讯系统运行；信号输入模块2，连接控制单元1，通过控制单元1来输入通讯信号；基频处理单元3，与信号输入模块2相连接，用于处理信号输入模块2传过来的通讯信号；数字宽频收发单元4，连接控制单元1，用于和控制单元1之间双向通信；智能天线单元5，与数字宽频收发单元4连接，用于接收和发送用户通讯信号；载波信号发生器6，与控制单元1和基频处理单元3相连接，用于将输入基频处理单元3的通讯信号加载到载波信号内，通过控制单元1来控制和监控载波信号发生器6的使用状态；扩频信号发生器7，与控制单元1和基频处理单元3相连接，用于对加载到载波信号内的通讯信号进行频率改变处理，通过控制单元1来控制和监控扩频信号发生器7的使用状态；智能天线单元5可用于用户端和基站之间的近距离通讯，还可用于基站与运营商服务器之间的远距离通讯，或者在其它智能天线单元5的顶端单独设置一个天线单元与运营商服务器进行远距离通讯。其中，系统中设置多组智能天线单元5，每组智能天线单元5覆盖一个角度内的用户信号，所有的智能天线单元5共同覆盖范围为360°，从而可全方位的通讯，每个智能天线单元5只用于所覆盖范围内的用户通讯，当用户跨区时，将更换对应的智能天线单元5与用户进行通讯。用户信号依次经过智能天线单元5、数字宽频收发单元4、控制单元1进入信号输入模块2，然后再经过基频处理单元3加工处理，产生多段可高速传输的子信号，再依次与载波信号发生器6产生的载波信号和扩频信号发生器7产生的扩频信号正交调制，产生高抗干扰可高速传输的正交信号，然后通过智能天线单元5或者单独的天线单元与运营商服务器进行远距离通讯。

本实施例中，如图1所示，所述的基频处理单元3包括依次相连的信号整合模块31、信号分段模块32、调制模块33、扩频模块34、变频模块35，其中信号整合模块31连接信号输入模块2，变频模块35连接控制单元1，载波信号发生器6连接调制模块33，扩频信号发生器7连接扩频信号发生器7。用户通讯信号依次通过智能天线单元5、数字宽频收发单元4、控制单元1、信号输入模块2、信号整合模块31、信号分段模块32、调制模块33、扩频模块34、变频模块35处理后。然后经过控制单元1、数字宽频收发单元4、智能天线单元5发送给运营商服务器，或者通过控制单元1、单独的天线单元发送给运营商服务器。通过信号分段模块32将信号分段，然后通过调制模块33将各分段信号加载到载波信号内形成正交频载波信号，然后通过扩频模块34将正交频载波信号加载到本地扩频信号内，形成正交频多址载波信号。从而极大的增加了信号的传播速度。且抗干扰能力加强。

本实施例中，所述的变频模块35内设置后置滤波器。后置滤波器用于系统末端，作为信号发射前的最后一次发射准备，在发射前过滤掉内部杂波，有利于减少不利杂波的影响，减小失真，另一方面减小无用数据的发射，可以增加整体的传播速度。

本实施例中，所述的调制模块33内设置多路子信道，每个子信道上都设置一个信号乘法器和输出端；所述的扩频模块34内设置一个信号乘法器。调制模块33内置多通道输出端，每个通道上设置乘法器，用于各段并行多路传输数据分别正交调制，形成多段正交频载波信号，避免传播时失真。

本实施例中，信号输入模块内设置符号插入器。符号插入器用于将输入的信号数据进行重新处理，为后期分段做好快速响应准备。

本实施例中，所述的信号输入模块2内设置前置滤波器。前置滤波器用于对输入前的信号进行滤波，主要用于过滤外界环境中的电磁波。

本实施例中，所述的数字宽频收发单元4和智能天线单元5有三组或四组。多组智能天线单元5组成天线阵列，可全方位独立与各种范围内的用户通讯，大大增加系统的容量，便于多用户之间无干涉的通讯。

本实施例中，每个智能天线单元5内设置有数套加权器，用于向不同方向发射波束。每套智能天线单元5内的数套加权器可独立的全方位通讯。

本实施例中，所述的智能天线单元5上设置用于方向校准的驱动单元。所述的驱动单元为伺服马达，。

本实施例中，如图2所示，一种多路并行传输4G通讯方法，其步骤如下：

步骤一)数据输入：外界的多用户数据通过信号输入模块2输入，并通过内置的符号插入器插入符号，从而生成串行原始数据；

步骤二)数据整合：串行原始数据通过信号整合模块31生成串行复用数据；

步骤三)数据整合：串行复用数据通过信号分段模块32生成并行多路传输数据；

步骤四)数据调制：并行多路传输数据与生成的载波信号通过调制模块33生成正交频载波信号；

步骤五)数据扩频：正交频载波信号与扩频信号通过扩频模块34生成正交频多址载波信号；

步骤六)数据扩频：正交频多址载波信号通过变频模块35生成可发射的射频信号。

通过将多用户数据先进行前期的滤波处理，使得通讯信号数据更准确，然后对数据进行符号插入处理，得到便于后期处理的串行原始数据。最后，通过信号整合模块进行进行包装、合成、组帧等处理，得到串行复用数据；然后对数据进行分段处理，得到并行多路传输数据；最后对数据进行正交调制，加载到载波信号中，形成正交频载波信号，使得信号可远距离传输；然后对信号进行扩频处理，形成具有高抗干扰能力的正交频多址载波信号。然后对信号进行变频处理，形成可发射的射频信号。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种多路并行传输4G通讯系统，其特征在于：包括，

控制单元(1)，用于控制整个通讯系统运行；

信号输入模块(2)，连接控制单元(1)，通过控制单元(1)来输入通讯信号；

基频处理单元(3)，与信号输入模块(2)相连接，用于处理信号输入模块(2)传过来的通讯信号；

数字宽频收发单元(4)，连接控制单元(1)，用于和控制单元(1)之间双向通信；

智能天线单元(5)，与数字宽频收发单元(4)连接，用于接收和发送用户通讯信号；

载波信号发生器(6)，与控制单元(1)和基频处理单元(3)相连接，用于将输入基频处理单元(3)的通讯信号加载到载波信号内，通过控制单元(1)来控制和监控载波信号发生器(6)的使用状态；

扩频信号发生器(7)，与控制单元(1)和基频处理单元(3)相连接，用于对加载到载波信号内的通讯信号进行频率改变处理，通过控制单元(1)来控制和监控扩频信号发生器(7)的使用状态。

2.根据权利要求1所述的一种多路并行传输4G通讯系统，其特征在于：所述的基频处理单元(3)包括依次相连的信号整合模块(31)、信号分段模块(32)、调制模块(33)、扩频模块(34)、变频模块(35)，其中信号整合模块(31)连接信号输入模块(2)，变频模块(35)连接控制单元(1)，载波信号发生器(6)连接调制模块(33)，扩频信号发生器(7)连接变频模块(35)。

3.根据权利要求2所述的一种多路并行传输4G通讯系统，其特征在于：所述的变频模块(35)内设置后置滤波器。

4.根据权利要求2所述的一种多路并行传输4G通讯系统，其特征在于：所述的调制模块(33)内设置多路子信道，每个子信道上都设置一个信号乘法器和输出端；所述的扩频模块(34)内设置一个信号乘法器。

5.根据权利要求2所述的一种多路并行传输4G通讯系统，其特征在于：信号输入模块内设置符号插入器。

6.根据权利要求1或2所述的一种多路并行传输4G通讯系统，其特征在于：所述的信号输入模块(2)内设置前置滤波器。

7.根据权利要求1或2所述的一种多路并行传输4G通讯系统，其特征在于：所述的数字宽频收发单元(4)和智能天线单元(5)有三组或四组。

8.根据权利要求3所述的一种多路并行传输4G通讯系统，其特征在于：每个智能天线单元(5)内设置有数套加权器，用于向不同方向发射波束。

9.根据权利要求1或2所述的一种多路并行传输4G通讯系统，其特征在于：所述的智能天线单元(5)上设置用于方向校准的驱动单元。

10.一种根据权利要求1或2所述的多路并行传输4G通讯方法，其特征在于，其步骤如下：

步骤一)数据输入：外界的多用户数据通过信号输入模块(2)输入，并通过内置的符号插入器插入符号，从而生成串行原始数据；

步骤二)数据整合：串行原始数据通过信号整合模块(31)生成串行复用数据；

步骤三)数据整合：串行复用数据通过信号分段模块(32)生成并行多路传输数据；

步骤四)数据调制：并行多路传输数据与生成的载波信号通过调制模块(33) 生成正交频载波信号；

步骤五)数据扩频：正交频载波信号与扩频信号通过扩频模块(34)生成正交频多址载波信号；

步骤六)数据变频：正交频多址载波信号通过变频模块(35)生成可发射的射频信号。