CN1728596A - 数字对流层散射无线通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数字对流层散射无线通信系统，其特征为：信道一功率放大器和低噪声放大器模块1与信道一上下变频和频率合成模块2连接，信道一上下变频和频率合成模块2分别与天线和放大器控制模块8、频率合并和调制解调模块3连接，信道二功率放大器和低噪声放大器模块7与信道二上下变频和频率合成模块6连接，信道二上下变频和频率合成模块6分别与天线和放大器控制模块8、频率合并和调制解调模块3连接，频率合并和调制解调模块3又分别与频道控制模块9、复分接扩频终端5连接，频道控制模块9与复分接扩频终端5连接。它具有抗核爆炸能力强、抗破坏能力强、抗干扰性强、通信稳定可靠、通信距离远、保密性好等优点。

Description

数字对流层散射无线通信系统

技术领域：

本发明涉及通信信息系统的技术领域，具体地说是数字对流层散射无线通信系统。

背景技术：

目前在数字无线通信领域采用对流层散射无线通信是探索阶段。而数字微波通信作为一种无线传输方式，主要问题它是采用任意空间微波传导无线电波，因此存在干扰问题和通信距离问题，移动通信基站与通信基站的连接是通过微波接力基站实现，这是因为微波通信为短距离(视距)通信，并且在抗干扰和保密性较差，为了达到由基站接力通信目的其结构比较复杂，因此微波通信有它的不足之处。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种数字对流层散射无线通信系统，它不但能达到点对点数字对流层散射通信的目的，还能实现点对多点数字对流层散射无线通信网络化的目的，而且具有抗核爆炸能力强、抗破坏能力强、抗干扰性强、通信稳定可靠、通信距离远、保密性好等特点。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：数字对流层散射无线通信系统，其特征在于：信道一功率放大器和低噪声放大器模块)与信道一上下变频和频率合成模块2连接，信道一上下变频和频率合成模块2分别与天线和放大器控制模块8、频率合并和调制解调模块3连接，信道二功率放大器和低噪声放大器模块7与信道二上下变频和频率合成模块6连接，信道二上下变频和频率合成模块6分别与天线和放大器控制模块8、频率合并和调制解调模块3连接，频率合并和调制解调模块3又分别与频道控制模块9、复分接扩频终端5连接，频道控制模块9与复分接扩频终端5连接。

本发明是在对流层散射通信探索阶段跨越性的一步，不但能达到点对点数字对流层散射无线通信的目的，实现点对多点数字对流层散射无线通信网络化的目的；它具有抗核爆炸能力强、抗破坏能力强、抗干扰性强、通信稳定可靠、通信距离远、保密性好等优点，它是利用空间对流层散射这一自然现象的信道通信，是造福人类和战争需要的通信手段；它实用于地面的军事、电力、水利、林业、气象领域的通信；它采用了当前最先进的软件无线电基础技术和数字扩频手段，实现了当代数字对流层散射通信的目的，随科学技术的发展，数字对流层散射通信是替代其他相同类似通信系统的趋势。

附图说明：

图1为本发明的系统原理结构图

图2为A、B、C、D网络通信图

图3为本发明基本结构形式图

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

本发明为一种数字对流层散射无线通信系统，它是由信道一功率放大器和低噪声放大器模块1、信道一上下变频和频率合成模块2、频率合并和调制解调模块3、复分接扩频终端5、信道二上下变频和频率合成模块6、信道二功率放大器和低噪声放大器模块7、天线和放大器控制模块8、频道控制模块9、开关电源模块10组成，其区别于现有技术在于：信道一功率放大器和低噪声放大器模块1与信道一上下变频和频率合成模块2连接，信道一上下变频和频率合成模块2分别与天线和放大器控制模块8、频率合并和调制解调模块3连接，信道二功率放大器和低噪声放大器模块7与信道二上下变频和频率合成模块6连接，信道二上下变频和频率合成模块6分别与天线和放大器控制模块8、频率合并和调制解调模块3连接，频率合并和调制解调模块3又分别与频道控制模块9、复分接扩频终端5连接，频道控制模块9与复分接扩频终端5连接。

在具体实施中，信道一功率放大器和低噪声放大器模块1的A1、A2端可分别与两组天线双向连接，信道一功率放大器和低噪声放大器模块1的A3、A4端分别与信道一上下变频和频率合成模块2的B1、B2端双向连接，信道一功率放大器和低噪声放大器模块1的A5端与天线和放大器控制模块8的H3端双向连接，信道一上下变频和频率合成模块2的输出端B3与频率合并和调制解调模块3的输入端C1连接，信道一上下变频和频率合成模块2的输入端B4与频率合并和调制解调模块3的输出端C2连接，信道一上下变频和频率合成模块2的B5端与天线和放大器控制模块8的H1端双向连接，信道二功率放大器和低噪声放大器模块7的F1、F2端可分别与两组天线双向连接，信道二功率放大器和低噪声放大器模块7的F3、F4端分别与信道二上下变频和频率合成模块6的E1、E2端双向连接，信道二功率放大器和低噪声放大器模块7的F5端与天线和放大器控制模块8的H4端双向连接，信道二上下变频和频率合成模块6的输入端E3与频率合并和调制解调模块3的输出端C3连接，信道二上下变频和频率合成模块6的输出端E4与频率合并和调制解调模块3的输入端C4连接，信道二上下变频和频率合成模块6的E5端与天线和放大器控制模块8的H2端双向连接，频率合并和调制解调模块3的输出端C5与复分接扩频终端5的输入端D1连接，频率合并和调制解调模块3的输入端C6与复分接扩频终端5的输出端D2连接，频率合并和调制解调模块3的C7、C8端与频道控制模块9的G1、G2端双向连接，复分接扩频终端5的输出端D3、输入端D4端分别连接电话和应用终端11的输入端I1、输出端I2，频道控制模块9的G3端与复分接扩频终端5的D5端双向连接。另外，信道一功率放大器和低噪声放大器模块1、信道一上下变频和频率合成模块2、频率合并和调制解调模块3、复分接扩频终端5、信道二上下变频和频率合成模块6、信道二功率放大器和低噪声放大器模块7、天线和放大器控制模块8、频道控制模块9均连接有一个开关电源模块10，起到供各模块的电源作用，单独的开关电源模块设计，可以防止发生电源故障时影响到其它的模块事件，在实施时，信道一功率放大器和低噪声放大器模块1和信道二功率放大器和低噪声放大器模块7中可使用北京汇海威通信公司出品的HPA-MM-2527型、HPA-MM-1830型芯片，信道一上下变频和频率合成模块2和信道二上下变频和频率合成模块6中可使用北京汇海威通信公司出品的UPC-MM-1823型、DNC-MM-2831型芯片，频率合并和调制解调模块3中可使用ALTERA公司出品的EP1K1O型、HFA3783型、HFA3783型芯片，复分接扩频终端5中可使用由本公司自行研发的TAG-693型芯片，天线和放大器控制模块8中可使用Internet公司出品的89C52芯片，频道控制模块9中可以使用Internet公司出品的FPGA芯片，开关电源模块10中可使用由Lambda公司出品的PH600芯片。

信道一功率放大器和低噪声放大器模块1和信道二功率放大器和低噪声放大器模块7中的功率放大器用于发射信道的信号放大作用，由功率放大器的功率大、小而确定通信容量和通信距离，最小通信容量128kb/s，最大通信容量2048kb/s，最小通信距离100km，最大通信距离450km，功率放大器根据通信需要确定放大器模块的功率，信道一功率放大器和低噪声放大器模块1和信道二功率放大器和低噪声放大器模块7中的低噪声放大器用于接收信号的放大作用，上下变频和频率合成模块中的上变频是发射信号的中频频率(70MHz)升到发射所需要的超高频频率，上下变频和频率合成模块2中下变频是接收信号的超高频频率降到中频频率(70MHz)，信道一上下变频和频率合成模块和信道二上下变频和频率合成模块6中频率合成是提供上变频的主振频率和下变频的本振频率，频率合并3是将多信道的信号进行数字合并，调制解调中的调制是将发射信道数据流调制到70MHz，调制解调中的解调是将接收信号的70MHz解调到低速数据流，复分接扩频终端中的复接是将前信道的多路信号进行合并，复分接扩频终端5中的分接是将合路的信号分接为多路，复分接扩频终端中含有扩频效果来实现抗衰落的目的，天线和放大器控制模块8中的天线控制是控制天线的方向，天线和放大器控制模块8中的放大器控制是实现智能放大、变频的目的，频道控制是复分接扩频、调制解调的初始化控制，开关电源模块是系统工作可靠的供电电源。

本发明的工作原理：1、对流层散射通信是利用对流层散射信道进行的通信，对流层是大气层的一个区域，在中纬度地区约为10～12km，对流层中存在着大量随机运动的不均匀介质-空气涡流、云团等，它们的温度、湿度和压强等与周围空气不同，因此对电波的折射率也不同，当无线电波通过这种存在大量不均匀介质的对流层时，电波将受到折射、散射和反射，电波再辐射的方向是不均匀的，其大部分能量在电波通过的方向及其附近，而对流层散射通信系统的接收天线接收到的信号，是收/发天线波束相交部分散射体内介质的前向散射信号之和，对流层散射通信也是一种超视距通信，其单跳通信与传输速率、发射功率及天线口径有关，跨距可达几百至千公里的通信系统；2、采用分集技术中的二重空间分集(2副天线)和二重频率分集的1+1上下变频及空间频率混合，3、扩频技术是一种频谱的变换来提高信噪比，从而提高通信质量，具有一定的抗干扰能力，较好的保密能力，实现多址廉洁灵活方便，扩频的有效利用率得到了提高，在该系统中采用的技术有数字相关处理技术，数字成形滤波技术、FPGA技术来进行自动扩容和信息的分配；4、系统工作过程分为发信和收信，发信时由终端的话音、数据、传真等数字信码和时钟送数字复分接扩频终端5，数字复分接采用模块集成电路和一种初始化控制软件实现点对点、点对多点及无线局域网通信，经过数字复分接处理的信号送调制器按软件程序设定的频率调制，调制后的信号根据选定信道分别自动选择路径送往2路(4路)的上变频，由各自的上变频器改变为所需要的高频率信号放大，将放大的信号送往功率放大器放大和控制器进行时序按信道分配，再将信号送往天线向各自所对应链路信道发射(如1对1、1对2)见图2；收信时：各信道天线(2+2)接收到的电磁波信号被低噪声放大器接收放大后控制器进行时序按信道分配送到下变频，经过下变频改变频率后的信号送到解调器进行数字解调，解调的信号送到数字复分接进行处理，数字复分接还要对信号分类，分类的数字信号分别送到网络和终端；完成了发信和收信的点对点、点对多点的网络通信全部过程。

本发明的结构：见图3，该系统设计采用模块化和电子贴片工艺，大大的缩小了体积，它的整体是由小型天线和微型天线旋转机构，1、2的放大器单元(10W-500W)尺寸不大于450×480×185(拟定)，变频和扩频终端单元3及开关电源单元4尺寸450×480×160，系统各单元和各部件分别重量不超过38公斤，各单元和各部件的表面采用防水处理。

本系统采用大气层的一个区域范围传播无线电波，因此具有抗核爆炸能力强、抗破坏能力强、抗干扰性强、通信稳定可靠、保密性好、通信距离远，通信距离100km以上，是微波通信的2倍以上，所以确定为超视距的通信系统，发明是无线通信方式的一种，它正好弥补了微波通信的不足。

Claims (4)

1、数字对流层散射无线通信系统，其特征在于：信道一功率放大器和低噪声放大器模块(1)与信道一上下变频和频率合成模块(2)连接，信道一上下变频和频率合成模块(2)分别与天线和放大器控制模块(8)、频率合并和调制解调模块(3)连接，信道二功率放大器和低噪声放大器模块(7)与信道二上下变频和频率合成模块(6)连接，信道二上下变频和频率合成模块(6)分别与天线和放大器控制模块(8)、频率合并和调制解调模块(3)连接，频率合并和调制解调模块(3)又分别与频道控制模块(9)、复分接扩频终端(5)连接，频道控制模块(9)与复分接扩频终端(5)连接。

2、根据权利要求1所述的数字对流层散射无线通信系统，其特征在于：信道一功率放大器和低噪声放大器模块(1)的A1、A2端可分别与两组天线双向连接，信道一功率放大器和低噪声放大器模块(1)的A3、A4端分别与信道一上下变频和频率合成模块(2)的B1、B2端双向连接，信道一功率放大器和低噪声放大器模块(1)的A5端与天线和放大器控制模块(8)的H3端双向连接，信道一上下变频和频率合成模块(2)的输出端B3与频率合并和调制解调模块(3)的输入端C1连接，信道一上下变频和频率合成模块(2)的输入端B4与频率合并和调制解调模块(3)的输出端C2连接，信道一上下变频和频率合成模块(2)的B5端与天线和放大器控制模块(8)的H1端双向连接，信道二功率放大器和低噪声放大器模块(7)的F1、F2端可分别与两组天线双向连接，信道二功率放大器和低噪声放大器模块(7)的F3、F4端分别与信道二上下变频和频率合成模块(6)的E1、E2端双向连接，信道二功率放大器和低噪声放大器模块(7)的F5端与天线和放大器控制模块(8)的H4端双向连接，信道二上下变频和频率合成模块(6)的输入端E3与频率合并和调制解调模块(3)的输出端C3连接，信道二上下变频和频率合成模块(6)的输出端E4与频率合并和调制解调模块(3)的输入端C4连接，信道二上下变频和频率合成模块(6)的E5端与天线和放大器控制模块(8)的H2端双向连接，频率合并和调制解调模块(3)的输出端C5与复分接扩频终端(5)的输入端D1连接，频率合并和调制解调模块(3)的输入端C6与复分接扩频终端(5)的输出端D2连接，频率合并和调制解调模块(3)的C7、C8端与频道控制模块(9)的G1、G2端双向连接，复分接扩频终端(5)的输出端D3、输入端D4端分别连接电话和应用终端(11)的输入端I1、输出端I2，频道控制模块(9)的G3端与复分接扩频终端(5)的D5端双向连接。

3、根据权利要求1所述的数字对流层散射无线通信系统，其特征在于：所述的信道一功率放大器和低噪声放大器模块(1)、信道一上下变频和频率合成模块(2)、频率合并和调制解调模块(3)、复分接扩频终端(5)、信道二上下变频和频率合成模块(6)、信道二功率放大器和低噪声放大器模块(7)、天线和放大器控制模块(8)、频道控制模块(9)均连接有一个开关电源模块(10)。

4、根据权利要求1所述的数字对流层散射无线通信系统，其特征在于：所述频率合并和调制解调模块(3)是由频率合并模块和调制解调器组成。

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