专利名称：基于多通道频率复用的自适应选频通信装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及通信领域中一种基于多通道频率复用的自适应选频通信装置，特
别适用于恶劣无线通信信道条件下作为中小容量、高可靠的通信装置。
背景技术：
无线信道作为一种随机多变信道，存在典型的时间选择性衰落，严重影响信号传 输质量。在无线通信系统中，采用分集接收技术抵抗信道快衰落，改善传输效果，自适应选 频就是通常采用的一种分集接收技术。传统的自适应选频装置通过选择最佳频率传输信 息从而平滑时间选择性衰落，它由辅助复分接器29 、单通道发送处理模块30 、D/A变换器组 31-1至31-2、本振模块32、混频器组33-1至33_2、合路器34、单通道中放模块35、A/D变换 器36和单通道接收处理模块37组成，它只有一个发送、接收处理通道，并将信息在当前最 佳频率上传输，有效利用了发射功率，但是当信道条件极其恶劣、衰落非常严重的情况下， 仅靠自适应选频难以实现充足的分集重数，导致信息传输质量严重下降。
实用新型内容本实用新型的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种能够适应恶
劣信道、抵抗深衰落能力强、分集重数充足的基于多通道频率复用的自适应选频通信装置，
本实用新型采用多个独立的发送通道传输不同信息，并通过自适应选频协议使得传输信号
始终工作在最佳频率上，接收端每个信息通道分别将基于频率复用的不同传输支路信号进
行合并判决，从而将空间分集与自适应选频有效结合起来，达到了充足的分集重数，保证了
恶劣条件下的传输质量。本实用新型还具有传输性能好、集成化程度高、操作简便等特点。 本实用新型的目的是这样实现的 它包括辅助复分接器、多通道发送处理模块、D/A变换器组、本振模块、混频器组、 合路器组、多通道中放模块、A/D变换器组和多通道接收处理模块；其中辅助复分接器的输 入端口 1、2脚分别连接时钟输入端口A、数据输入端口B，其输入端口7、8、9、10脚分别与多 通道接收处理模块的输出端口 5、6、7、8脚相连，其输出端口 3、4、5、6脚分别与多通道发送 处理模块的输入端口 1、2、3、4脚相连，其输出端口 11、12脚分别连接时钟输出端口M、数据 输出端口 N ;多通道发送处理模块的输入端口 9脚与晶振输入端口 I相连，其输出端口 5、6、 7、8脚分别与D/A变换器组的各输入端口 l脚相连；混频器组的各输入端口 l脚分别与本振 模块的输出端口 1脚相连，其各输入端口 2脚分别与D/A变换器组的各输出端口 1脚相连， 其各输出端口 3脚分别与合路器组的各输入端口 1、2脚相连；合路器组的各输出端口 3脚 分别连接中频输出端口 C、 D ;多通道中放模块的输入端口 1、2、3、4脚分别连接中频入端口 E、F、G、H，其输出端口 5、6、7、8脚分别与A/D变换器组的各输入端口 1脚相连；多通道接收 处理模块的输入端口 1、2、3、4脚分别与A/D变换器组的各输出端口 2脚相连，其输入端口 9 脚与晶振输入端口 I相连；电源输出端+乂和+V2电压端连接到各个模块相应的电源端口。 本实用新型相比背景技术具有如下优点
4[0007] 1、本实用新型基于多通道频率复用技术，将单通道自适应选频扩展到多个空间通 道上，在充分利用发射功率的基础上，保证了充足的分集重数，提高了适应恶劣信道环境、 抵抗深度衰落的能力，极大改善了信息传输质量。 2、本实用新型多通道发送处理模块及多通道接收处理模块分别具有两个独立的
信息处理通道，在保证可靠传输的基础上，使得设备传输容量提高了一倍。 3、本实用新型的主要部件采用大规模现场可编程器件制作，因此可通过配置不同
的程序灵活地实现对本装置工作参数的修改，使设备的结构大大简化，成本显著降低。 4、本实用新型集成化程度高、资源开销小、维修方便。
图1是本实用新型原理方框图。 图2是本实用新型发送处理模块2实施例的电原理图。 图3是本实用新型接收处理模块7实施例的电原理图。 图4是传统自适应选频装置的原理方框图。
具体实施方式参照图1至图3，本实用新型由辅助复分接器1、多通道发送处理模块2、 D/A变换 器组3-1 、 3-2 、 3-3 、 3-4 、本振模块4 、混频器组5-1 、 5-2 、 5-3 、 5-4 、合路器组6-1 、 6-2 、多通道 中放模块7、A/D变换器组8-l、8-2、8-3、8-4和多通道接收处理模块9组成。图1是本实用 新型的电原理方框图，实施例按图l连接线路。其中辅助复分接器l的输入端口 1、2脚分 别接收端口 A、 B的时钟、码流信号，其输出端口 11、12脚分别将分接后的时钟、码流送给端 口 M、N，其作用一是将信息进行成帧与分帧处理，二是将多通道接收处理模块7输出的频率 代号经过控制转换输送给多通道发送处理模块2。多通道发送处理模块2将成帧后的信号 通过串并变换分为两路独立信息，根据辅助复分接器1传送的频率代号产生载波，然后分 别对两路信息进行低中频调制，并且产生两路独立的信道探测信号，低中频调制信号、信道 探测信号分别经D/A变换器组3-1至3-4变换为四路模拟信号输送至混频器组5-1至5-4。 混频器组5-1至5-4分别将四路模拟信号分别与本振模块4产生的本振信号进行混频，混 频信号分别在合路器组5-1至5-2中进行合并，合并信号分别通过端口 C、 D发送出去。多 通道中放模块7分别接收端口 E、 F、 G、 H的中频输入信号，将中频输入信号进行自动增益 控制后成恒幅信号，并将恒幅信号进行混频形成四路低中频信号经过A/D变换器组8-1至 8-4变换为数字信号，四路低中频数字信号输出至多通道接收处理模块9。多通道接收处理 模块9将四路低中频信号分为两个独立处理通道，每个处理通道对携带相同信息的两路信 号进行信道检测得到频率代号，根据频率代号选择低中频载波与两路低中频信号混频至零 中频，两路零中频信号进行相干检测后再合并判决，然后，两路判决码流并串变换成一路时 钟、码流，将时钟、码流及两个频率代号输送至辅助复分接器1。实施例辅助复分接器1采用 美国Alterna公司生产Cyclone系列芯片EP2C35F制作；D/A变换器组3-1至3-4采用美国 AD公司生产的AD9218芯片制作；本振模块4采用美国Silicon-Lab公司生产的SI4133-BT 制作；混频器组5-1至5-4采用成都亚光公司生产的HSB3混频器制作；A/D变换器组8_1 至8-2采用美国AD公司生产的AD9763芯片制作。[0016] 图2是本实用新型发送处理模块2的电原理图，实施例按图2连接线路。本实用新 型多通道发送处理模块2由串并变换模块11、载波产生模块组12-1、12-2、差分编码模块组 13-1、13-2、基带成型模块组14-1、14-2、低中频调制模块组15-1、15-2、探测信号产生模块 组16-1、16-2、发送端鉴相器17组成；所述的串并变换模块11的输入端口 1、2脚分别与辅 助复分接器1的输出端口 4、5脚相连，其输出端口 3、4、5、6脚分别与差分编码模块组13-1、 13-2的各输入端口 1、2脚相连；载波产生模块组12-l、12-2的各输入端口 l脚分别与辅助 复分接器1的输入端口 3、6脚相连，其各输出端口 2脚分别与低中频调制模块组15-1、 15-2 的各输入端口 1脚相连；差分编码模块组13-l、13-2的各输出端口 3、4脚分别与基带成型 模块组14-1、 14-2的各输入端口 1、2脚相连；低中频调制模块组15-1、 15-2的各输入端口 2 脚分别与基带成型模块组14-l、14-2的各输出端口 3脚相连，其各输出端口 3脚分别与D/ A变换器3-2、 D/A变换器3-3的各输入端口 1脚相连；探测信号产生模块组16_1 、 16_2的 各输出端口 1脚分别与D/A变换器3-l、D/A变换器3-4的各输入端口 1脚相连；发送端鉴 相器17的输入端口 1脚与高稳晶振入端口 I相连，输出端2脚时钟端口 TCLK与发送处理 模块2的各部件时钟入端口连接。 本实用新型多通道发送处理模块2的作用是将成帧后的信号通过串并变换分为 两路独立信息，根据辅助复分接器1传送的频率代号产生载波，然后分别对两路信息进行 低中频调制，并且产生两路独立的信道探测信号。其中串并变换模块11将输入的一路时 钟、码流变换为两路并行时钟、码流，变换后的码流分别通过差分编码模块组13-1至13-2 进行差分编码，差分编码后的码流及其时钟输送至基带成型模块组14-1至14-2 ;载波产生 模块组12-1至12-2的作用是分别在两个频率代号的控制下产生低中频载波，低中频载波 输送至低中频调制模块组15-1至15-2 ;低中频调制模块组15-1至15-2将输入的基带信 号与低中频载波相乘、滤波得到低中频调制信号，低中频调制信号输入到D/A变换器3-2至 3-3 ;探测信号产生模块组16-1至16-2分别产生两路独立的探测信号，探测信号输送到D/ A变换器3-l、3-4。发送端鉴相器17主要产生发送处理模块2包含的各个模块工作所需 的时钟。实施例串并变换模块11、载波产生模块组12-1至12-2、差分编码模块组13-1至 13-2、基带成型模块组14-1至14-2、低中频调制模块组15-1至15-2、探测信号产生模块组 16-1至16-2、发送端鉴相器17均采用同一块Alterna公司生产Cyclone系列芯片EP2C35F 制作。 图3是本实用新型多通道接收处理模块9的电原理图，实施例按图3连接线路。 本实用新型多通道接收处理模块9由探测下变频模块组181、18-2、18-3、18-4、低通滤波器 组19-1、19-2、19-3、19-4、探测合并模块组20-1、20-2、频率代号生成模块组21-1、21-2、解 调下变频模块组22-1、22-2、22-3、22-4、相干检测模块组23-1、23-2、23-3、23-4、检测信号 合并模块组24-1、24-2、同步提取模块组25-1、25-2、积分判决模块组26_1、26_2、并串变换 模块27、接收端鉴相器28组成；其中A/D变换器组8-l、8-2、8-3、8-4的各输出端口 2脚分 别与探测下变频模块组18-1、18-2、18-3、18-4、解调下变频模块组22-1、22-2、22-3、22-4 的各输入端口 1脚并接；探测下变频模块组18-1、18-2、18-3、18-4的各输出端口 2、3、4、5 脚分别与低通滤波器组19-1、19-2、19-3、19-4的各输入端口 1、2、3、4脚相连；探测合并模 块组20-l、20-2的各输入端口 1、2、3、4、5、6、7、8脚分别与低通滤波器组19-1、 19-2、 19-3、 19-4的各输出端口 5、6、7、8脚相连，其各输出端口 11、12、13、14脚分别与频率代号生成模块组21-l、21-2的各输入端口 1、2、3、4脚相连；频率代号生成模块组21-l、21-2的各输出 端口 5脚分别与辅助复接器1的输入端口 7、8脚相连；解调下变频模块组22-l、22-2、22-3、 22-4的各输入端口 2脚分别与频率代号生成模块组21-1、21-2的输出端口 5脚相连，其输 出分为两路，一路分别与相干检测模块组23-l、23-2、23-3、23-4的各输入端口 1、2脚相连， 另一路分别与同步提取模块组25-l、25-2的各输入端口 1、2、3、4脚相连；检测信号合并模 块组24-1 、24-2的各输入端口 1、2脚分别与相干检测模块组23-1 、23-2、23-3、23-4的各输 出端口 3脚相连，其各输出端口 3脚分别与积分判决模块组26-l、26-2的各输入端口 1脚 相连；积分判决模块组26-l、264-2的各输入端口 2脚分别与同步提取模块组25-l、25-2的 各输出端口 5脚相连，其各输出端口 3、4脚分别与并串变换模块27的输入端口 1、2、3、4脚 相连；并串变换模块27的输出端口 5、6脚分别与辅助复分接器1的输入端口 9、10脚相连； 接收端鉴相器28的输入端口 1脚与高稳晶振入端口 I相连，输出端2脚时钟端口 RCLK与 各部件时钟入端口连接。 本实用新型多通道接收处理模块9的作用是将四路低中频信号分为两个独立处 理通道，每个处理通道对携带相同信息的两路信号进行信道检测得到频率代号，根据频率 代号选择低中频载波与两路低中频信号混频至零中频，两路零中频信号进行相干检测后再 合并判决，然后，两路判决码流并串变换成一路时钟、码流，将时钟、码流及两个频率代号输 送至辅助复分接器1。其中探测下变频模块组18-1至18-4分别与四个低中频载波混频得 到四个零中频探测信号，零中频探测信号分别通过低通滤波器组19-1至19-4得到传输信 道上每个频点的能量响应，能量响应输送至探测合并模块组20-1至20-2进行合并得到两 路合并结果，合并结果分别通过频率代号生成模块组21-1至21-2得到两个频率代号，两个 频率代号输送至辅助复分接器1，同时输送至解调下变频模块组22-1至22-4。解调下变频 模块组22-1至22-4在频率代号的控制下，分别将四路低中频信号与对应的低中频载波混 频得到零中频解调信号，零中频解调信号分别输送至相干检测模块组23-1至23-4以及同 步提取模块组25-1至25-2 ;相干检测模块组23-1至23_4将零中频解调信号进行相干检 测，检测信号分别通过检测信号合并模块组24-1至24-2将携带相同信息的检测信号进行 合并，合并信号分别输出至积分判决模块组26-1至26-2 ;同步提取模块组25-1至25_2的 作用是提取位同步时钟，位同步时钟分别输出至积分判决模块组26-1至26-2 ;积分判决模 块组26-1至26-2根据位同步时钟对合并信号进行积分判决得到两路并行码流并输出至并 串变换模块27 ;串变换模块27将两路并行时钟、码流进行并串变换得到一路时钟、码流，得 到的一路时钟、码流输出至辅助复分接器1。接收端鉴相器28主要产生接收处理模块9包 含的各个模块工作所需的时钟。实施例测下变频模块组18-1至18-4、低通滤波器组19-1 至19-4、探测合并模块组20-1至20-2、频率代号生成模块组21-1至21-2、解调下变频模块 组22-1至22-4、相干检测模块组23-1至23_4、检测信号合并模块组24_1至24_2、同步提 取模块组25-1至25-2、积分判决模块组26-1至26_2、并串变换模块27、接收端鉴相器28 均采用同一块Alterna公司生产Stratix II系列芯片EP2S60F制作。 本实用新型电源10的作用是提供整个装置的直流工作电压，实施例采用市售通 用集成稳压直流电源模块制作，其输出+V电压为+3. 3V， +V2电压为+12V。 本实用新型简要工作原理如下 本实用新型可以对输入码流完成调制以及产生信道探测信号，又可以对接收的中频信号完成信号解调以及信道探测功能。辅助复分接器1将外部输入的信息成帧处理，然
后通过多通道发送处理模块2完成低中频调制，同时产生信道探测信号，最后将低中频调
制信号及信道探测信号通过混频、合并得到中频信号，由端口 C、D发送出去。多通道中放模
块7接收四路中频信号，对其进行自动增益控制后形成恒幅信号再进行混频、A/D变换得到
数字低中频信号输送至多通道接收处理模块9，对数字低中频信号分别进行能量检测、合并
后通过比较得到两个独立通道的频率代号，在频率代号控制下将数字低中频信号混频得到
零中频解调信号，零中频解调信号通过相干检测、同步提取得到检测信号、位同步时钟，检
测信号合并后得到两路独立并行的合并信号，在位同步时钟控制下对合并信号分别进行积
分判决、差分译码、并串变换得到一路时钟、码流，两个频率代号以及一路时钟、码流分别输
送给辅助复分接器1完成分帧处理得到原始信息。 本实用新型安装结构如下 把图1至图3中所有电路器件按图1至图3连接线路，安装在四块长、宽分别为 280X 150mm、280X 130mm、90X90mm、 100X250mm的印制板上，然后把印制板安装在一个长、 宽、高为450 X 500 X 60mm的设备机箱内，在机箱的前面板上安装与端口 A、B的电缆插座，在 机箱后面板安装中频输出信号输出端口 C、D的电缆插座、接收信号输入端口 E、F、G、H的电 缆插座、晶振信号输入端口 I的电缆插座和电源输入端插座，组装成本实用新型。
8
权利要求一种基于多通道频率复用的自适应选频通信装置，包括辅助复分接器(1)、D/A变换器组(3-1、3-2、3-3、3-4)、本振模块(4)、混频器组(5-1、5-2、5-3、5-4)、合路器组(6-1、6-2)、多通道中放模块(7)和A/D变换器组(8-1、8-2、8-3、8-4)，其特征在于还包括多通道发送处理模块(2)、多通道接收处理模块(9)；其中辅助复分接器(1)的输入端口1、2脚分别连接时钟输入端口A、数据输入端口B，其输入端口7、8、9、10脚分别与多通道接收处理模块(9)的输出端口5、6、7、8脚相连，其输出端口3、4、5、6脚分别与多通道发送处理模块(2)的输入端口1、2、3、4脚相连，其输出端口11、12脚分别连接时钟输出端口M、数据输出端口N；多通道发送处理模块(2)的输入端口9脚与晶振输入端口I相连，其输出端口5、6、7、8脚分别与D/A变换器组(3-1、3-2、3-3、3-4)的各输入端口1脚相连；混频器组(5-1、5-2、5-3、5-4)的各输入端口1脚分别与本振模块(4)的输出端口1脚相连，其各输入端口2脚分别与D/A变换器组(3-1、3-2、3-3、3-4)的各输出端口1脚相连，其各输出端口3脚分别与合路器组(6-1、6-2)的各输入端口1、2脚相连；合路器组(6-1、6-2)的各输出端口3脚分别连接中频输出端口C、D；多通道中放模块(7)的输入端口1、2、3、4脚分别连接中频入端口E、F、G、H，其输出端口5、6、7、8脚分别与A/D变换器组(8-1、8-2、8-3、8-4)的各输入端口1脚相连；多通道接收处理模块(9)的输入端口1、2、3、4脚分别与A/D变换器组(8-1、8-2、8-3、8-4)的各输出端口2脚相连，其输入端口9脚与晶振输入端口I相连。
2. 根据权利要求1所述的基于多通道频率复用的自适应选频通信装置，其特征在于 多通道发送处理模块(2)由串并变换模块(11)、载波产生模块组(12-1、12-2)、差分编码模 块组(13-1、13-2)、基带成型模块组(14-1、14-2)、低中频调制模块组(15-1、15-2)、探测信 号产生模块组(16-1、16-2)、发送端鉴相器(17)组成；所述的串并变换模块(11)的输入端 口1、2脚分别与辅助复分接器(1)的输出端口4、5脚相连，其输出端口3、4、5、6脚分别与差 分编码模块组(13-l、13-2)的各输入端口 1、2脚相连；载波产生模块组(12-l、12-2)的各 输入端口 l脚分别与辅助复分接器(l)的输出端口3、6脚相连，其各输出端口2脚分别与低 中频调制模块组(15-l、15-2)的各输入端口 l脚相连；差分编码模块组(13-l、13-2)的各 输出端口 3、4脚分别与基带成型模块组(14-l、14-2)的各输入端口 1、2脚相连；低中频调 制模块组(15-l、15-2)的各输入端口 2脚分别与基带成型模块组(14-l、14-2)的各输出端 口 3脚相连，其各输出端口 3脚分别与D/A变换器(3-2) 、 D/A变换器(3-3)的各输入端口 1脚相连；探测信号产生模块组(16-l、16-2)的各输出端口 1脚分别与D/A变换器(3_1)、 D/A变换器(3-4)的各输入端口 1脚相连；发送端鉴相器(17)的输入端口 1脚与高稳晶振 入端口 I相连，输出端2脚时钟端口 TCLK与发送处理模块(2)的各部件时钟入端口连接。
3. 根据权利要求1或2所述的基于多通道频率复用的自适应选频通信装置，其特征 在于多通道接收处理模块(9)由探测下变频模块组(18-1、18-2、18-3、18-4)、低通滤波 器组(19-1、19-2、19-3、19-4)、探测合并模块组(20_1、20_2)、频率代号生成模块组(21-1、 21-2)、解调下变频模块组(22-1、22-2、22-3、22-4)、相干检测模块组(23-1、23_2、23_3、 23-4)、检测信号合并模块组(24-1、24-2)、同步提取模块组(25_1、25_2)、积分判决模块 组(26-1、26-2)、并串变换模块(27)、接收端鉴相器(28)组成；其中A/D变换器组(8_1、 8-2、8-3、8-4)的各输出端口 2脚分别与探测下变频模块组(18-1、 18-2、 18-3、 18-4)、解调 下变频模块组(22-1、22-2、22-3、22-4)的各输入端口 l脚并接；探测下变频模块组(18-1、 18-2、 18-3、 18-4)的各输出端口 2、3、4、5脚分别与低通滤波器组(19-1、 19-2、 19-3、 19-4)的各输入端口 1、2、3、4脚相连；探测合并模块组(20-1、20-2)的各输入端口 1、2、3、4、5、6、 7、8脚分别与低通滤波器组(19-1、19-2、19-3、19-4)的各输出端口 5、6、7、8脚相连，其各输 出端口 11、12、13、14脚分别与频率代号生成模块组(21-1、21-2)的各输入端口 1、2、3、4脚 相连；频率代号生成模块组(21-1、21-2)的各输出端口 5脚分别与辅助复接器(1)的输入 端口 7、8脚相连；解调下变频模块组(22-1、22-2、22-3、22-4)的各输入端口 2脚分别与频 率代号生成模块组(21-1、21-2)的输出端口 5脚相连，其输出分为两路，一路分别与相干检 测模块组(23-1、23-2、23-3、23-4)的各输入端口 1、2脚相连，另一路分别与同步提取模块 组(25-1、25-2)的各输入端口 1、2、3、4脚相连；检测信号合并模块组(24_1、24_2)的各输 入端口 1、2脚分别与相干检测模块组(23-1、23-2、23-3、23-4)的各输出端口 3脚相连，其 各输出端口 3脚分别与积分判决模块组(26-1、26-2)的各输入端口 l脚相连；积分判决模 块组(26-1、264-2)的各输入端口 2脚分别与同步提取模块组(25_1、25_2)的各输出端口 5脚相连，其各输出端口 3、4脚分别与并串变换模块(27)的输入端口 1、2、3、4脚相连；并 串变换模块(27)的输出端口 5、6脚分别与辅助复分接器(1)的输入端口 9、10脚相连；接 收端鉴相器(28)的输入端口 1脚与高稳晶振入端口 I相连，输出端2脚时钟端口 RCLK与 各部件时钟入端口连接。
专利摘要本实用新型公开了一种基于多通道频率复用的自适应选频通信装置，它涉及通信领域中适应恶劣信道环境、抗深衰落能力强的无线通信传输设备。它由辅助复分接器、多通道发送处理模块、本振模块、混频器、合路器、多通道中放模块、多通道接收处理模块、电源等部件组成。它采用基于频率复用的多通道传输以及频率自适应相结合的传输体制，将空间分集与自适应选频有效结合起来，既充分利用了发射功率，又保证了充足的分集重数，实现了在无线衰落信道上的可靠传输。它还具有抗衰落能力强、设备可靠性高、抗干扰性能好、频谱利用率高、集成化程度高等优点，特别适用于恶劣无线通信信道条件下作为中小容量、高可靠的通信装置。
文档编号H04B7/26GK201467128SQ200920104259
公开日2010年5月12日 申请日期2009年8月12日 优先权日2009年8月12日
发明者刘莹, 卢坡, 吴丹, 孙柏昶, 宋迎东, 陈雁, 韩明钥 申请人:中国电子科技集团公司第五十四研究所