基于OFDM和SC_FDE共同应用的无线通信装置

摘要

本发明公开了一种基于OFDM和SC_FDE共同应用的无线通信装置，它由天线、功放单元、变频与滤波单元、业务数据接口单元、基带处理单元、接收电平估计单元和调制模式选择单元组成。它解决了在无线通信中通信距离与数据速率之间的问题，可以在远距离时实现低速可靠通信，近距离时实现高速数据传输，该设备具有集成化程度高、设备可靠性高和通信能力强等优点,在实际工程中有着比较广泛的应用前景。

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线通信装置，特别是一种基于OFDM和 SC_FDE共同应用的无线通信装置。

背景技术

现有通信设备中通常只有一种调制模式，OFDM或SC_FDE模式。 在无线通信中，由于信号衰减快，为保证远距离可靠通信，无线通信 设备通常功放效率较高，传输速率较低，常采用SC_FDE模式；在近 距离通信时，由于OFDM频谱利用率高，传输速率高，常采用OFDM模 式。通信设备若采用SC_FDE模式则在近距离时数据速率较低，若采 用OFDM模式则在远距离时功放效率低，传输距离近。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于OFDM和SC_FDE 共同应用的无线通信装置。该装置在远距离下使用SC_FDE模式，充 分提高功放效率，保证可靠通信；近距离下使用OFDM模式，充分 提高频谱利用率，大幅提高数据传输速率的方式。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案为：基于OFDM和 SC_FDE共同应用的无线通信装置，包括天线1、功放单元2、变频 与滤波单元3、业务数据接口单元5、接收电平估计单元6和调制模 式选择单元7，其特征在于：还包括基带处理单元4；

业务数据接口单元5的输入端口1接收外部输入的业务数据，进 行组帧处理形成已成帧业务数据并由输出端口3输出至基带处理单 元4的输入端口1；调制模式选择单元7的输出端口2输出模式选择 信号至基带处理单元4的输入端口5；基带处理单元4将接收的已成 帧业务数据生成基带信号，将基带信号由模式选择信号进行选择后形 成模式选择后的基带信号并由基带处理单元4的输出端口3输出至变 频与滤波单元3的输入端口1；变频和滤波单元3将模式选择后的基 带信号进行混频，产生射频信号并由输出端口3输出至功放单元2的 输入端口1；功放单元2将射频信号进行功率放大形成放大后的射频 信号由输出端口2输出至天线1的输入端口1；天线1将放大后的射 频信号发送到自由空间；

天线1将接收到的放大后的射频信号由输出端口2输出至变频和 滤波单元3的输入端口4；变频和滤波单元3将接收的放大后的射频 信号混频、滤波和低噪声放大后产生恢复出的基带信号，由输出端口 2分别输出至接收电平估计单元6的输入端口1和基带处理单元4的 输入端口4；接收电平估计单元6将恢复出的基带信号估计出电平值 后由输出端口2输出至调制模式选择单元7的输入端口1；调制模式 选择单元7将电平值进行电平判决处理形成模式选择信号并由输出 端口2输出至基带处理单元4的输入端口5；基带处理单元4将恢复 出的基带信号进行解调，生成新的成帧业务数据，由模式选择信号选 择后由输出端口2输出至业务数据接口单元5的输入端口4；业务数 据接口单元5将模式选择后的新的成帧业务数据进行解帧处理后由 业务数据接口单元5输出端口2输出新的业务数据。

其中，所述的基带处理单元4包括由D/A单元8、调制数据输出 模块9、OFDM调制器10、SC_FDE调制器11、A/D单元12、OFDM 解调器13、SC_FDE解调器14和解调数据输出模块15；调制模式选 择单元7的输出端口2将模式选择信号分别输出至调制数据输出模块 9的输入端口3和解调数据输出模块15的输入端口2；业务数据接口 单元5将要发送的已成帧业务数据由输出端口3分别输出至OFDM 调制器10的输入端口1和SC_FDE调制器11的输入端口1；OFDM 调制器10调制出OFDM数字基带信号由输出端口2输出至调制数据 输出模块9的输入端口1，SC_FDE调制器11调制出SC_FDE数字 基带信号由输出端口2输出至调制数据输出模块9的输入端口2；调 制数据输出模块9根据输入的模式选择信号选择OFDM数字基带信 号或者SC_FDE数字基带信号并由输出端口4输出至D/A单元8的 输入端口1；D/A单元8将收到的数字基带信号进行D/A转换形成模 拟基带信号并由输出端口2输出至变频与滤波单元3的输入端口1； 变频与滤波单元3将模拟基带信号进行变频与滤波处理形成中频模 拟基带信号并由输出端口2输出至A/D单元12的输入端口1；A/D 单元12将中频模拟基带信号进行A/D转换形成中频数字基带信号并 由输出端口2分别输出至OFDM解调器13的输入端口1和SC_FDE 解调器14的输入端口1；OFDM解调器13将接收到的中频数字基带 信号进行解调后形成新的成帧业务数据并由输出端口2输出至解调 数据输出模块15的输入端口1，SC_FDE解调器14将接收到的中频 数字基带信号进行解调后形成新的成帧业务数据并由输出端口2输 出至解调数据输出模块15的输入端口4；解调数据输出模块15将接 收到的两路新的成帧业务数据由模式选择信号选择一路新的成帧业 务数据并由输出端口3输出至业务数据接口单元5的输入端口4。

本发明相比背景技术具有如下优点：

1.本发明在远距离30KM通信时数据传输速率为10Mbps，在 近距离1KM时数据传输速率可达54Mbps，所以该设备的通信能力远 超常见的无线通信设备，可以实现远距离可靠通信、近距离高速数据 传输。

2.本发明的使用的OFDM和SC_FDE的调制方式在结构上相 似性很大，在实现时可充分复用相关模块，降低实现的复杂性，性能 稳定可靠。

3.本发明设备集成化程度高，因此体积小，重量轻，性能稳 定可靠。

附图说明

图1是本发明的电原理方框图；

图2是本发明的基带处理单元的电原理方框图。

具体实施方式

参照图1，本发明由天线1、功放单元2、变频与滤波单元3、基 带处理单元4、业务数据接口单元5、接收电平估计单元6和调制模 式选择单元7组成，图1是本发明的电原理方框图，实施例按图1连 接线路。

业务数据接口单元5接收外部输入的业务数据并对业务数据进 行组帧处理；调制模式选择单元7输出模式选择信号；基带处理单元 4将收到的已成帧业务数据生成基带信号，将基带信号由模式选择信 号进行选择；变频和滤波单元3将收到的基带信号进行混频产生射频 信号；功放单元2将射频信号进行功率放大，天线1将放大后的射频 信号发送到自由空间。

天线1将接收到的放大的射频信号输出；变频和滤波单元3将接 收的射频信号混频、滤波和低噪声放大后产生恢复出的基带信号；接 收电平估计单元6将恢复基带信号估计出的电平值，调制模式选择单 元7进行电平判决处理后输出模式选择信号；基带处理单元4将恢复 基带信号进行解调，生成的新的成帧业务数据并由模式选择信号选择； 业务数据接口单元5进行解帧处理后输出新的业务数据。

参照图2，基带处理单元4由D/A单元8、调制数据输出模块9、 OFDM调制器10、SC_FDE调制器11、A/D单元12、OFDM解调器 13、SC_FDE解调器14和解调数据输出模块15构成，图2是基带处 理单元的电原理方框图，实施例按照图2连接电路。调制模式选择单 元7将模式选择信号分别输出至调制数据输出模块9和解调数据输出 模块15；业务数据接口单元5将已成帧业务数据分别输出至OFDM 调制器10和SC_FDE调制器11，OFDM调制器10调制出OFDM数 字基带信号，SC_FDE调制器11调制出SC_FDE数字基带信号；调 制数据输出模块9根据调制模式选择单元7的模式选择信号选择一路 信号输出；D/A单元8将收到的数字基带信号转换为模拟基带信号； 变频与滤波单元3将模拟基带信号进行变频与滤波处理得到中频模 拟基带信号；A/D单元12将中频模拟基带信号转换中频数字基带信 号，分别输出至OFDM解调器13和SC_FDE解调器14，OFDM解 调器13和SC_FDE解调器14将接收到中频数字基带信号分别进行 解调；解调数据输出模块15根据调制模式选择单元7的模式选择信 号选择一路解调数据输出。

本发明的天线是定向天线。

本发明D/A单元8负责数据的D/A转换，本设计中采用AD公司 的AD9642芯片。

本发明A/D单元12负责数据的A/D转换，A/D转换的的精度会 决定信噪比测试的精确度，本设计采用AD公司的AD9788芯片。

本发明基带处理单元4的其他的数字部分电路采用FPGA完成， 根据本设计需要的计算量，FPGA选用ALTERA公司的Stratix II系列 的EP4SGX230FF35C4芯片。

本发明简要工作原理如下：

业务数据接口单元发送的业务数据经过OFDM和SC_FDE调制， 模式选择信号选择，D/A转换后经过无线信道发射出去，另外的一个 设备接收到数据之后经过变频滤波，A/D转换，OFDM和SC_FDE 解调，模式选择信号选择之后，将最后生成的解调数据输出至业务数 据接口单元。

本发明安装结构如下：

本发明把图2中基带处理单元的所有电路器件安装在一块长× 宽为80×50mm的印制板上，把图1中所有电路器件安装在一块长× 宽为100×80mm的印制板上，最后，把两块电路板通过射频电缆连接， 然后把两块印制板安装在一个长、宽、高为150×100×30mm的盒子 内，组装成本发明。