CN201467131U

CN201467131U - 一种适于衰落信道的二维自适应通信装置

Info

Publication number: CN201467131U
Application number: CN2009201042627U
Authority: CN
Inventors: 吴丹; 刘莹; 韩明钥; 宋迎东; 孙柏昶; 卢坡
Original assignee: CETC 54 Research Institute
Current assignee: CETC 54 Research Institute
Priority date: 2009-08-12
Filing date: 2009-08-12
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2019-08-12

Abstract

本实用新型公开了一种适于衰落信道的二维自适应通信装置，它涉及通信领域中抗快衰落、频率自适应、速率自适应、单收发信机、单天线结构的散射通信系统。它由调制器、解调器、中频放大器、辅助复接器、辅助分接器、射频单元、天线等部件组成。它采用频分双工的调制解调方式、实时信道探测、自适应选率、自适应速率调整技术，使系统始终工作在当前信道的最佳传输频率上，具有很强的抗信道快衰落性能，且传输速率随信道衰落状况自适应可变。本通信系统特别适用于中小容量的散射通信，具有集成化程度高、体积小、重量轻、成本低、机动性好等特点。

Description

一种适于衰落信道的二维自适应通信装置

技术领域

本实用新型涉及通信领域中的一种适于衰落信道的二维自适应通信装置，特别适用于作要求机动性好、需快速开通的中小容量散射通信装置。

背景技术

现有的自适应散射通信设备采用自适应选频技术来克服信道的快衰落影响，传输信息时只能自适应的改变其载波频率，并没有速率自适应调节的功能。与本实用新型不同的是其调制器中没有速率切换模块9，解调器中没有多速率解调模块17、速率切换模块18及速率切换控制器19。

实用新型内容

本实用新型目的在于避免上述背景技术中的不能自适应改变速率的不足之处而提供一种既能够采用单车单天线结构、能实时检测信道、使设备始终工作在当前信道的最佳工作频率上，又可以根据接收信号的强度自适应改变传输速率的散射通信系统。本实用新型具有较高的功率利用率和很强的抗信道衰落能力，使传统散射通信设备的结构得以简化，成本得以降低，还具有根据接收信号强度自适应的改变传输速率，灵活利用信道传输能力等特点。

本实用新型的目的是这样实现的：

适于衰落信道的二维自适应通信装置，包括辅助复接器、调制器、中频放大器、解调器、辅助分接器、射频单元、天线，其中辅助复接器的输入端口5、6分别通过信号线与外部输入的符号时钟B、信息码流A端口相连，其输入端口3、4与解调器的输出端口2、3相连接，其输出端口1、2分别与调制器的输入端口1、2相连接；调制器输入端口3、4、5分别与辅助分接器的输出端口5、6、7相连接，输出端口6通过中频线缆与射频单元输入端口1相连；射频单元通过射频线缆与天线单元的端口1相连，其输出端口4通过中频线缆与中放的输入端口1相连接；中频放大器的输出端口2与解调器的输入端口1相连接，其输入端口与解调器输出端口6相连接；解调器输出端口4、5分别与辅助分接器的输入端口1、2相连接；辅助分接器输出端口3、4分别连接外部输出的符号时钟D端口、信息码流C端口；电源出端+V电压端分别与各模块电路相应电源端口连接。

调制器由基带处理模块、速率控制模块、调制信号产生模块、探测信号产生模块、合路器模块、接口模块、载波控制模块组成；基带处理模块的输入端口1、2与辅助复接器的输出端口1、2相连接，其输出端口3与速率控制模块的输入端口1相连接；接口模块的输出端口4、5与速率控制模块的输入端口3、4相连接，其输入端口1、2、3分别与辅助分接器的输出端口5、6、7相连接；速率控制模块的输出端口2与调制信号产生模块的输入端口1相连；载波控制模块的输出端口1与调制信号产生模块的输入端口2相连接，其输入端口2、3、4分别与接口模块的输出端口6、7、8相连接；调制信号产生模块的输出端口3与合路器的输入端口1相连接；探测信号产生模块输出端口1连接合路器的输入端口2；合路器的输出端口3与射频单元的输入端口1通过中频线缆连接；

解调器由A/D变换模块、数字下变频器、多速率解调模块、速率切换模块、速率切换控制器、载波产生模块、信道估计模块组成。其中A/D变换模块的输入端口1与中频放大器的输出端口2相连接，输出端口2、3分别连接数字下变频器的输入端口1、信道估计模块的输入端口1；载波产生模块的输出端口2与数字下变频器的输入端口3相连接，其输入端口1与信道估计模块的输出端口2相连接；数字下变频器输出端口2连接多速率解调模块的输入端口1相连接；多速率解调模块的输出端口2、3、4、5分别连接速率切换模块的输入端口1、2、3、4；速率切换控制器的输出端口2与速率切换模块的输入端口7相连接，其输入端口1与信道估计模块的输出端口3相连接；速率切换模块的输出端口5、6分别与辅助分解器模块的输入端口1、2相连接；信道估计模块的输出端口4、5分别与辅助复接器的输入端口3、4相连接。

本实用新型相比背景技术具有如下优点：

1.本实用新型采用的调制器1，将调制信号与探测信号同时发射，每帧中不但对信道多个频点的衰落情况进行探测，而且统计最佳频点的接收电平强度，并根据对信道的检测结果实时的改变调制信号的发射频率及信息的传输速率，具有很强的抗衰落性能，且相对于以往设备平均传输速率得到提高。

2.本实用新型采用的解调器2，通过对信道的实时检测，不但能够选出最适合当前信道传输的频率，达到了选择式分集合并的效果，而且还可以根据接收信号电平强度选择合适的传输速率，提高通信设备的平均传输速率；对自适应频率和速率均按帧变换的信号进行自适应相干解调，达到良好的性能。

附图说明

图1是本实用新型电原理方框图。

图2是本实用新型调制器1实施例的电原理图。

图3是本实用新型解调器2实施例的电原理图。

具体实施方式

参照图1至图3，本实用新型由调制器1、解调器2、中频放大器3、辅助复接器4、辅助分接器5、射频单元6、天线7组成。图1是本实用新型的电原理方框图，实施例按图1连接线路。其中辅助复接器的输入端口5、6分别通过信号线与外部输入的符号时钟B、信息码流A端口相连，其输入端口3、4与解调器的输出端口2、3相连接，其输出端口1、2分别与调制器的输入端口1、2相连接；调制器输入端口3、4、5分别与辅助分接器的输出端口5、6、7相连接，输出端口6通过中频线缆与射频单元输入端口1相连；射频单元)输入输出端口3、2分别与天线的输入输出端口1、2连接，其输出端口4与中放的输入端口1相连接；中频放大器的输出端口2与解调器的输入端口1相连接，其输入端口与解调器输出端口6相连接；解调器输出端口4、5分别与辅助分接器的输入端口1、2相连接；辅助分接器输出端口3、4分别连接外部输出的符号时钟D端口、信息码流C端口；电源出端+V电压端分别与各模块电路相应电源端口连接。

辅助复接器4的作用是对通过输入端口A输入的外部信息码流、解调器2送入的当前信道的最佳传输频率及最佳传输速率信息进行复接处理，并将处理后的信息码流与符号时钟送给调制器1；辅助分接器5的作用是接收解调器2解调出的复合码流以及符号时钟，分离出业务信息并输出给外部信码端口C，输出符号时钟至外部符号时钟端口D，同时将分离出的频率指示信息和速率指示信息送至调制器1；射频单元6的作用是将信号频率搬移至射频频段，并进行放大后送至天线7，同时将天线7接收到的射频信号放大并搬移到70MHz；天线7的作用是将信号发射出去，同时接收对端发射的信号并将其送入射频单元6；中频放大器3的作用是将输入的中频信号进行放大，混频，混频后的信号输出至解调器2；实施例辅助复接器4、辅助分接器5均采用美国Altera公司生产Stratix系列FPGA芯片制作.中频放大器3采用XN402型集成放大器、AD8367等器件制作.

本实用新型调制器1的作用是根据频率指示信息确定发射频率，根据速率指示信息切换传输速率，将调制后的信号送至射频单元6，它由基带处理模块8、速率控制模块9、调制信号产生模块10、探测信号产生模块11、合路器模块12、接口模块13、载波控制模块14组成；图2是本实用新型调制器1的电原理图，实施例按图2连接线路。

基带处理模块8完成基带信息的差分编码，接口模块13的作用是根据辅助分接器5提供的最佳速率和频率信息产生速率控制模块9需要的速率选择信息和载波控制模块14需要的频率选择信息，速率控制模块9根据速率选择信息进行速率切换，载波控制模块14根据载波选择信息产生合适的载波，调制信号产生模块10将载波与基带信号进行调制，产生地中频调制信号，探测信号产生模块11产生探测信号，合路器12将调制信号与探测信号进行合路后通过中频电缆连接到射频单元7；实施例基带处理模块8、速率控制模块9、调制信号产生模块10、探测信号产生模块11、接口模块13、载波控制模块14均采用一块美国Alterna公司生产Cyclone系列FPGA芯片、A/D公司生产的AD9763等制作。合路器12采用成都天之公司生产的FLB-2-1合路器制作。

本实用新型解调器2的作用是实时检测当前信道，将检测到的最适合当前信道的频率信息和最佳传输速率信息送至辅助复接器4，对接收信号根据最佳频率和速率信息进行频率和速率自适应接收，恢复出原始码流信息。它由A/D变换模块15、数字下变频器16、多速率解调模块17、速率切换模块18、速率切换控制器19、载波产生模块20、信道估计模块21组成，图3是本实用新型解调器3的电原理图，实施例按图3连接线路。其中A/D变换模块15将中频放大器3送入的模拟信号转变为数字信号，载波产生模块20根据信道估计模块21输出的最佳频率信息产生数字下变频16所需要的相应载波，数字下变频器16将信号变换到零中频信号，多速率解调模块17完成多速率信息的解调，得到相应的码字，速率切换控制器19根据信道估计模块21输出的最佳速率信息控制速率切换模块18进行速率切换，速率切换模块18根据速率切换控制器21的控制信息选择一组码字输出作为解调器的输出，信道估计模块21对接收的信道探测信号分析并进行信道估计，得出最佳频率和最佳传输速率的信息，并将比较出的当前信道最佳频率信息和最佳传输速率信息送至辅助复接器4。实施例数字下变频器16、多速率解调模块17、速率切换模块18、速率切换控制器19、载波产生模块20、信道估计模块21均采用一块美国Alterna公司生产的Stratix系列FPGA芯片制作。A/D变换模块采用美国A/D公司生产的AD9218型芯片制作。

本实用新型电源37提供调制器、解调器、中频放大器、辅助复接器、辅助分接器的直流工作电压，实施例采用市售通用集成稳压直流电源块制作。

本实用新型简要工作原理如下：

发送信息时，辅助复接器4将外部业务信息端A输入的连续信码及从解调器检测出的最佳发射频率信息及最佳传输速率信息进行复接处理，复接后的钟码送入调制器1，来自辅助复接器4的信号在调制器内进行基带处理、速率切换模块9根据速率选择信息进行速率切换，载波控制模块14根据载波选择信息产生合适的载波，调制信号产生模块10将载波与基带信号进行调制，产生地中频调制信号，探测信号产生模块11产生探测信号，合路器12将调制信号与探测信号进行合路后通过中频电缆连接到射频单元7，经过射频单元7变频放大后送至天线，天线8将信号发射出去。

接收信息时，天线8将对端发射信号接收到后送入射频单元7，射频单元7将接收信号放大并搬移到70MHz送给中频放大器3，中频放大器3对中频信号放大后送入解调器2，解调器2先将信号进行D/A变换，变换后的数字信号一路根据信道估计器产生的最佳频率进行数字下变频、然后分4路进行多速率解调，解调出的4路码字在速率切换模块19中根据速率信息选择一路输出后送入辅助分接器5，辅助分接器5分接出业务信息送至输出端口。另一路信号对探测信号进行信道估计，得到当前信道的最佳工作频率和传输速率，并将当前信道最佳工作频率和最佳传输速率信息送至辅助复接器4。

本实用新型安装结构如下：

把调制器、解调器、中频放大器、辅助复接器、辅助分接器、监控单元等印制板安装在一个长、宽、高为420×420×90mm的机箱内，机箱的后面板上安装信码入端口A、符号时钟入端口B、信码出端口C、符号时钟出端口D的电缆插座，在后面板上安装上发信机出入端口E、收信机出入端口F的电缆插座和电源输入端插座，组装成本系统低频单元；射频单元安装在一个长、宽、高为600×420×260mm的机箱内，机箱后面板安装各个中频输入、中频输出、射频输入/输出端口、电源输入端口等各端口，组成本实用新型的射频单元。低频和射频单元安装在一辆越野车内，天线为1.5m天线，安装在车顶部。

Claims

1.一种适于衰落信道的二维自适应通信装置，它包括中频放大器(3)、辅助复接器(4)、辅助分接器(5)、射频单元(6)、天线(7)，其特征在于：还包括调制器(1)、解调器(2)；所述的辅助复接器(4)的输入端口5、6分别通过信号线与外部输入的符号时钟B、信息码流A端口相连，其输入端口3、4与解调器(2)的输出端口2、3相连接，其输出端口1、2分别与调制器(1)的输入端口1、2相连接；调制器(1)输入端口3、4、5分别与辅助分接器(5)的输出端口5、6、7相连接，输出端口6通过中频线缆与射频单元(6)输入端口1相连；射频单元(6)通过射频线缆与天线单元(7)的端口1相连，射频单元(6)的输出端口4通过中频线缆与中放(3)的输入端口1相连接；中频放大器(3)的输出端口2与解调器(2)的输入端口1相连接，其输入端口(3)与解调器(2)输出端口6相连接；解调器(2)输出端口4、5分别与辅助分接器(5)的输入端口1、2相连接；辅助分接器(5)输出端口3、4分别连接外部输出的符号时钟D端口、信息码流C端口。

2.根据权利要求1所述的一种于衰落信道的二维自适应通信装置，其特征在于：调制器(1)包括基带处理模块(8)、速率控制模块(9)、调制信号产生模块(10)、探测信号产生模块(11)、合路器模块(12)、接口模块(13)、载波控制模块(14)；所述的基带处理模块(8)的输入端口1、2与辅助复接器(4)的输出端口1、2相连接，其输出端口3与速率控制模块(9)的输入端口1相连接；接口模块(13)的输出端口4、5与速率控制模块(9)的输入端口3、4相连接，其输入端口1、2、3分别与辅助分接器(5)的输出端口5、6、7相连接；速率控制模块(9)的输出端口2与调制信号产生模块(10)的输入端口1相连；载波控制模块(14)的输出端口1与调制信号产生模块(10)的输入端口2相连接，其输入端口2、3、4分别与接口模块(13)的输出端口6、7、8相连接；调制信号产生模块(10)的输出端口3与合路器(12)的输入端口1相连接；探测信号产生模块(11)输出端口1连接合路器(12)的输入端口2；合路器(12)的输出端口3与射频单元(6)的输入端口1通过中频线缆连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种于衰落信道的二维自适应通信装置，其特征在于：解调器(2)包括A/D变换模块(15)、数字下变频器(16)、多速率解调模块(17)、速率切换模块(18)、速率切换控制器(19)、载波产生模块(20)、信道估计模块(21)；所述的A/D变换模块(26)的输入端口1与中频放大器(3)的输出端口2相连接，输出端口2、3分别连接数字下变频器(16)的输入端口1和信道估计模块(21)的输入端口1；载波产生模块(20)的输出端口2与数字下变频器(16)的输入端口3相连接，其输入端口1与信道估计模块(21)的输出端口2相连接；数字下变频器(16)输出端口2连接多速率解调模块(17)的输入端口1相连接；多速率解调模块(17)的输出端口2、3、4、5分别连接速率切换模块(18)的输入端口1、2、3、4；速率切换控制器(19)的输出端口2与速率切换模块(18)的输入端口7相连接，其输入端口1与信道估计模块(21)的输出端口3相连接；速率切换模块(18)的输出端口5、6分别与辅助分解器模块(5)的输入端口1、2相连接；信道估计模块(21)的输出端口4、5分别与辅助复接器(4)的输入端口3、4相连接。