CN111130745B - 一种可配置的数据链终端通信控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可配置的数据链终端通信控制装置，包括单片机、数据传输模块、第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块、第四开关模块、第一本振模块、第二本振模块、功分器模块和混频模块；所述单片机用于接收时分双工请求信号或者频分双工请求信号，并根据请求配置为时分双工模式或者频分双工模式，根据频分双工模式或者时分双工模式各自的优势配置通信方式，提高通信的可靠性和性能。

Description

一种可配置的数据链终端通信控制装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种可配置的数据链终端通信控制装置。

背景技术

参考图1，频分双工FDD(Frequency Division Duplexing)采用两个对称的频率信道分别发射和接收信号，发射和接收信道之间存在着一定频段的保护间隔。

参考图2，时分双工TDD(Time Division Duplexing)，接收和传送在同一频率信道的不同时隙，用保证时间来分离接收和传送信道。

采用频分双工FDD模式的系统，可获得较高的移动速度，并且具有更高的抗干扰性，然而频谱利用率较低。采用时分双工TDD模式的系统，频谱利用率高，功率控制要求较低，但是抗干扰性较差。目前的通信系统采用时分双工TDD或者频分双工FDD，无法按照需求进行配置，进而无法提升数据链终端通信的性能。

发明内容

为解决现有的数据链终端通信无法按需配置的问题，本发明提出一种可配置的数据链终端通信控制装置。

一种可配置的数据链终端通信控制装置，包括单片机、数据传输模块、第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块、第四开关模块、第一本振模块、第二本振模块、功分器模块和混频模块；

所述单片机与所述第一本振模块、第二本振模块、数据传输模块、第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块、第四开关模块连接，所述第一开关模块和第一本振模块以及第二本振模块连接，所述第二本振模块与所述第二开关连接，所述第一开关模块还与所述第三开关模块连接，所述功分器模块与所述第二开关模块以及第三开关模块连接，所述混频模块与所述功分器模块、第三开关模块、第四开关模块连接，所述数据传输模块还与所述第四开关模块以及混频模块连接，所述混频模块用于连接发射天线和接收天线；

所述单片机用于接收时分双工请求信号或者频分双工请求信号；

当所述单片机接收到所述频分双工请求信号时，根据所述频分双工请求信号生成频分双工控制信号，所述频分双工控制信号用于对所述数据传输模块进行配置，并控制所述第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块、第四开关模块处于第一状态，实现信号在两个分离的、对称的频率信道上的接收和发送；

当所述单片机接收到所述时分双工请求信号时，根据所述时分双工请求信号生成时分双工控制信号，所述时分双工控制信号用于对所述数据传输模块进行配置，并控制所述第一开关模块和第二开关模块处于第二状态，控制第三开关模块和第四开关模块按照预设频率切换状态，实现信号在同一频段不同时隙的接收和发送。

进一步地，所述第一本振模块产生的信号频率与所述第二本振模块产生的信号频率不同。

进一步地，所述第一开关模块包括第一静触点、第二静触点和第一动触点；

所述第二开关模块包括第三静触点、第四静触点和第二动触点；

所述第三开关模块包括第五静触点、第六静触点和第三动触点；

所述第四开关模块包括第七静触点、第八静触点和第四动触点；

所述第一静触点与所述第一本振模块连接，所述第二静触点与所述第二本振模块连接，所述第三静触点悬空，所述第四静触点与所述第二本振模块连接；

所述第一动触点与所述第三动触点连接，所述第五静触点与所述混频模块连接，所述第六静触点与所述功分器模块连接；

所述第二动触点与所述功分器模块连接；

所述第四动触点与所述数据传输模块连接，所述第七静触点和所述第八静触点与所述混频模块连接。

进一步地，所述混频模块包括上变频模块、第一下变频模块和第二下变频模块；

所述上变频模块与所述第五静触点以及第七静触点连接，所述第一下变频模块与所述功分器模块以及第八静触点连接，所述第二下变频模块与所述功分器模块以及所述数据传输模块连接。

进一步地，所述上变频模块连接发射天线；

接收天线包括主接收天线和辅接收天线；

所述第一下变频模块连接主接收天线；所述第二下变频模块连接辅接收天线。

进一步地，所述数据传输模块包括主收发信号端口和辅接收信号端口，所述主收发信号端口与所述第四动触点连接，所述辅接收信号端口与所述第二下变频模块连接。

进一步地，在所述第一状态下，所述第一动触点与所述第一静触点连接，所述第二动触点与所述第四静触点连接，所述第三动触点与所述第五静触点连接，所述第四动触点与所述第七静触点连接；

待发送信号经所述数据传输模块的主收发信号端口输出，以所述第一本振模块产生的第一信号频率，通过所述发射天线进行发送；

所述辅接收天线以所述第二本振模块产生的第二信号频率接收外部信号，所述外部信号经所述辅接收信号端口进入所述数据传输模块。

进一步地，在所述第二状态下，所述第一动触点与所述第一静触点连接，所述第二动触点与所述第三静触点连接；

所述数据传输模块的主收发信号端口输出待发送信号时，所述第四动触点连接所述第七静触点，所述第三动触点连接所述第五静触点，所述待发送信号以所述第一本振模块产生的第一信号频率，通过所述发射天线进行发送；

接收外部信号时，将所述第四动触点切换至与所述第八静触点连接，使得外部信号以所述第一本振模块产生的第一信号频率经所述主接收天线接收后，再经所述主收发信号端口进入所述数据传输模块，同时将所述第三动触点切换至与所述第六静触点连接，使得外部信号以所述第一本振模块产生的第一信号频率经所述辅接收天线后，再经所述辅接收信号端口进入所述数据传输模块。

进一步地，所述控制装置还包括第一功率放大模块、第二功率放大模块和第三功率放大模块；

所述第一功率放大模块连接于所述发射天线和所述上变频模块之间；

所述第二功率放大模块连接于所述主接收天线和第一下变频模块之间；

所述第三功率放大模块连接于所述辅接收天线和第二下变频模块之间。

本发明提供的可配置的数据链终端通信控制装置，至少包括如下有益效果：

(1)可根据频分双工模式或者时分双工模式各自的优势配置通信方式，提高通信的可靠性和性能；

(2)选配时分双工模式，非常适合无线数据传输设备上行与下行之间不对称的应用；

(3)时分双工模式中可根据需求设置上行和下行分时比例。

附图说明

图1为频分双工模式的原理示意图。

图2为时分双工模式的原理示意图。

图3为本发明提供的可配置的数据链终端通信控制装置一种实施例的结构示意图。

图4为本发明提供的可配置的数据链终端通信控制装置另一种实施例的结构示意图。

具体实施方案

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。

参考图3，本实施例提供一种可配置的数据链终端通信控制装置，包括单片机101、数据传输模块102、第一开关模块103、第二开关模块104、第三开关模块105、第四开关模块106、第一本振模块107、第二本振模块108、功分器模块109和混频模块110。

单片机101与第一本振模块107、第二本振模块108、数据传输模块102、第一开关模块103、第二开关模块104、第三开关模块105、第四开关模块106连接，第一开关模块103和第一本振模块107以及第二本振模块108连接，第二本振模块108与第二开关模块104连接，第一开关模块103还与第三开关模块105连接，功分器模块109与第二开关模块104以及第三开关模块105连接，混频模块110与功分器模块109、第三开关模块105、第四开关模块106连接，数据传输模块102还与第四开关模块106以及混频模块110连接，混频模块110用于连接发射天线和接收天线。

单片机101用于接收时分双工请求信号或者频分双工请求信号。

当单片机101接收到频分双工请求信号时，根据所述频分双工请求信号生成频分双工控制信号，频分双工控制信号用于对数据传输模块102进行配置，并控制第一开关模块103、第二开关模块104、第三开关模块105、第四开关模块106处于第一状态，实现信号在两个分离的、对称的频率信道上的接收和发送。

当单片机101接收到时分双工请求信号时，根据时分双工请求信号生成时分双工控制信号，时分双工控制信号用于对数据传输模块102进行配置，并控制第一开关模块103和第二开关模块104处于第二状态，控制第三开关模块105和第四开关模块106按照预设频率切换状态，实现信号在同一频段不同时隙的接收和发送。

进一步地，第一本振模块107产生的信号频率与第二本振模块108产生的信号频率不同。

进一步地，参考图4，第一开关模块103包括第一静触点1、第二静触点2和第一动触点11；

第二开关模块104包括第三静触点3、第四静触点4和第二动触点22；

第三开关模块105包括第五静触点5、第六静触点6和第三动触点33；

第四开关模块106包括第七静触点7、第八静触点8和第四动触点34；

第一静触点1与第一本振模块107连接，第二静触点2与第二本振模块108连接，第三静触点3悬空，第四静触点4与第二本振模块108连接；

第一动触点11与第三动触点33连接，第五静触点5与混频模块110连接，第六静触点6与功分器模块109连接；

第二动触点22与功分器模块109连接，功分器模块109包括功分器及其外围电路；

第四动触点44与数据传输模块102连接，第七静触点7和第八静触点8与混频模块110连接。

进一步地，混频模块110包括上变频模块110a、第一下变频模块110b和第二下变频模块110c；

上变频模块110a与第五静触点5以及第七静触点7连接，第一下变频模块110b与功分器模块109以及第八静触点8连接，第二下变频模块110c与功分器模块109以及数据传输模块102连接。

上变频模块110a连接发射天线100；

接收天线包括主接收天线201和辅接收天线202；

第一下变频模块110b连接主接收天线201；第二下变频模块110c连接辅接收天线202。

进一步地，数据传输模块102包括主收发信号端口和辅接收信号端口，主收发信号端口与第四动触点44连接，辅接收信号端口与第二下变频模块110c连接。

本实施例提供的可配置的数据链终端通信控制装置，具体工作原理如下：

单片机101检测是否接收到时分双工请求信号或者频分双工请求信号，如果接收到频分双工请求信号，根据所述频分双工请求信号生成频分双工控制信号，频分双工控制信号用于对数据传输模块102进行配置，将主收发信号端口配置为发射，并控制第一开关模块103、第二开关模块104、第三开关模块105、第四开关模块106处于第一状态，在第一状态下，第一动触点11与第一静触点1连接，第二动触点22与第四静触点4连接，第三动触点33与第五静触点5连接，第四动触点44与第七静触点7连接，通过第四开关模块106连接发射天线，通过第三开关模块105连接了第一本振模块107和发射天线，待发送信号经数据传输模块102的主收发信号端口输出，以第一本振模块产生的第一信号频率，经过上变频模块110a的混频处理后通过发射天线进行发送。

辅接收天线通过功分模块109与第二本振模块108建立连接，以第二本振模块108产生的第二信号频率接收外部信号，外部信号经第二下变频模块进行混频处理后再经辅接收信号端口进入数据传输模块102。

由于第一本振模块107和第二本振模块108产生的信号频率不同，因此在第一开关模块103、第二开关模块104、第三开关模块105、第四开关模块106处于第一状态时，能够实现信号在两个分离的、对称的频率信道上分别进行接收和发送，即频分双工FDD模式。

单片机101如果接收到时分双工请求信号，根据时分双工请求信号生成时分双工控制信号，时分双工控制信号用于对数据传输模块102进行配置，将主收发信号端口配置为可发射和可接收，并控制第一开关模块103和第二开关模块104处于第二状态，在第二状态下，第一动触点11与第一静触点1连接，第二动触点22与第三静触点3连接；数据传输模块102的主收发信号端口输出待发送信号时，第四动触点44连接第七静触点7，第三动触点33连接第五静触点5，待发送信号以第一本振模块107产生的第一信号频率，经上变频模块进行混频处理后再通过所述发射天线进行发送；接收外部信号时，将第四动触点44切换至与第八静触点8连接，使得外部信号以第一本振模块产生的第一信号频率经所述主接收天线接收后，经第一下变频模块进行混频处理后再经主收发信号端口进入所述数据传输模块，同时将第三动触点33切换至与第六静触点6连接，使得外部信号以第一本振模块107产生的第一信号频率经辅接收天线后，再经辅接收信号端口进入数据传输模块102，在时分双工模式下，接收频率和发射频率一致。可通过第三开关模块和第四开关模块，根据需求设置上行和下行分时比例，例如，当下行数据量明显大于上行数据量时，系统可以根据业务量的分析，配置下行帧多于上行帧情况。

时分双工模式下，采用一发射两接收的模式，保证接收信号的可靠性。

作为一种优选的实施方式，本实施例提供的控制装置还包括第一功率放大模块111、第二功率放大模块112和第三功率放大模块113，用于对信号进行放大处理；

第一功率放大模块111连接于发射天线100和上变频模块110a之间；

第二功率放大模块112连接于主接收天线201和第一下变频模块110b之间；

第三功率放大模块113连接于辅接收天线202和第二下变频模块110c之间。

本实施例提供的可配置的数据链终端通信控制装置，至少包括如下有益效果：

(1)可根据频分双工模式或者时分双工模式各自的优势配置通信方式，提高通信的可靠性和性能；

(2)选配时分双工模式，非常适合无线数据传输设备上行与下行之间不对称的应用；

(3)时分双工模式中可根据需求设置上行和下行分时比例。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种可配置的数据链终端通信控制装置，其特征在于，包括单片机、数据传输模块、第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块、第四开关模块、第一本振模块、第二本振模块、功分器模块和混频模块；

所述单片机与所述第一本振模块、第二本振模块、数据传输模块、第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块、第四开关模块连接，所述第一开关模块和第一本振模块以及第二本振模块连接，所述第二本振模块与所述第二开关连接，所述第一开关模块还与所述第三开关模块连接，所述功分器模块与所述第二开关模块以及第三开关模块连接，所述混频模块与所述功分器模块、第三开关模块、第四开关模块连接，所述数据传输模块还与所述第四开关模块以及混频模块连接，所述混频模块用于连接发射天线和接收天线；

所述单片机用于接收时分双工请求信号或者频分双工请求信号；

所述第一开关模块包括第一静触点、第二静触点和第一动触点；

所述第二开关模块包括第三静触点、第四静触点和第二动触点；

所述第三开关模块包括第五静触点、第六静触点和第三动触点；

所述第四开关模块包括第七静触点、第八静触点和第四动触点；

所述第一静触点与所述第一本振模块连接，所述第二静触点与所述第二本振模块连接，所述第三静触点悬空，所述第四静触点与所述第二本振模块连接；

所述第一动触点与所述第三动触点连接，所述第五静触点与所述混频模块连接，所述第六静触点与所述功分器模块连接；

所述第二动触点与所述功分器模块连接；

所述第四动触点与所述数据传输模块连接，所述第七静触点和所述第八静触点与所述混频模块连接；

当所述单片机接收到所述频分双工请求信号时，根据所述频分双工请求信号生成频分双工控制信号，所述频分双工控制信号用于对所述数据传输模块进行配置，并控制所述第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块、第四开关模块处于第一状态，实现信号在两个分离的、对称的频率信道上的接收和发送，在所述第一状态下，所述第一动触点与所述第一静触点连接，所述第二动触点与所述第四静触点连接，所述第三动触点与所述第五静触点连接，所述第四动触点与所述第七静触点连接；

当所述单片机接收到所述时分双工请求信号时，根据所述时分双工请求信号生成时分双工控制信号，所述时分双工控制信号用于对所述数据传输模块进行配置，并控制所述第一开关模块和第二开关模块处于第二状态，控制第三开关模块和第四开关模块按照预设频率切换状态，实现信号在同一频段不同时隙的接收和发送，在所述第二状态下，所述第一动触点与所述第一静触点连接，所述第二动触点与所述第三静触点连接。

2.根据权利要求1所述的可配置的数据链终端通信控制装置，其特征在于，所述第一本振模块产生的信号频率与所述第二本振模块产生的信号频率不同。

3.根据权利要求2所述的可配置的数据链终端通信控制装置，其特征在于，所述混频模块包括上变频模块、第一下变频模块和第二下变频模块；

所述上变频模块与所述第五静触点以及第七静触点连接，所述第一下变频模块与所述功分器模块以及第八静触点连接，所述第二下变频模块与所述功分器模块以及所述数据传输模块连接。

4.根据权利要求3所述的可配置的数据链终端通信控制装置，其特征在于，所述上变频模块连接发射天线；

接收天线包括主接收天线和辅接收天线；

所述第一下变频模块连接主接收天线；所述第二下变频模块连接辅接收天线。

5.根据权利要求4所述的可配置的数据链终端通信控制装置，其特征在于，所述数据传输模块包括主收发信号端口和辅接收信号端口，所述主收发信号端口与所述第四动触点连接，所述辅接收信号端口与所述第二下变频模块连接。

6.根据权利要求5所述的可配置的数据链终端通信控制装置，其特征在于，待发送信号经所述数据传输模块的主收发信号端口输出，以所述第一本振模块产生的第一信号频率，通过所述发射天线进行发送；

所述辅接收天线以所述第二本振模块产生的第二信号频率接收外部信号，所述外部信号经所述辅接收信号端口进入所述数据传输模块。

7.根据权利要求5所述的可配置的数据链终端通信控制装置，其特征在于，所述数据传输模块的主收发信号端口输出待发送信号时，所述第四动触点连接所述第七静触点，所述第三动触点连接所述第五静触点，所述待发送信号以所述第一本振模块产生的第一信号频率，通过所述发射天线进行发送；

接收外部信号时，将所述第四动触点切换至与所述第八静触点连接，使得外部信号以所述第一本振模块产生的第一信号频率经所述主接收天线接收后，再经所述主收发信号端口进入所述数据传输模块，同时将所述第三动触点切换至与所述第六静触点连接，使得外部信号以所述第一本振模块产生的第一信号频率经所述辅接收天线后，再经所述辅接收信号端口进入所述数据传输模块。

8.根据权利要求4所述的可配置的数据链终端通信控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括第一功率放大模块、第二功率放大模块和第三功率放大模块；

所述第一功率放大模块连接于所述发射天线和所述上变频模块之间；

所述第二功率放大模块连接于所述主接收天线和第一下变频模块之间；

所述第三功率放大模块连接于所述辅接收天线和第二下变频模块之间。

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