專利名稱：一種單個(gè)載體中多種電磁設(shè)備間同時(shí)同頻工作的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多設(shè)備通信。具體而言，本發(fā)明涉及面積或體積有限的系統(tǒng)內(nèi)多設(shè)備同頻同時(shí)與外部通信。
背景技術(shù)：
在一個(gè)體積有限或面積有限的系統(tǒng)(如飛機(jī)、航空母艦、導(dǎo)彈)中，有多個(gè)發(fā)射接收電磁波的設(shè)備，如通信設(shè)備、導(dǎo)航設(shè)備。由于各個(gè)設(shè)備同處一個(gè)頻段，部分設(shè)備的工作頻點(diǎn)重合，各個(gè)設(shè)備的有效發(fā)射信號(hào)及雜諧波信號(hào)非常容易進(jìn)入其他設(shè)備的接收信道，加上本身設(shè)備接收的所需信號(hào)，這些信號(hào)會(huì)發(fā)生交叉調(diào)制、相互調(diào)制、強(qiáng)信號(hào)抑制弱信號(hào)的接收等。通常情況下會(huì)降低設(shè)備的靈敏度，增加誤碼率，設(shè)備性能下降；嚴(yán)重情況下，設(shè)備的接收信道堵塞，設(shè)備功能完全喪失，甚至燒毀接收機(jī)前端。如何讓這些設(shè)備在有限的空間和復(fù)雜的電磁環(huán)境中正常工作，始終是需要不斷解決的問(wèn)題。圖I不失一般性的表示了有限系統(tǒng)的通信模式系統(tǒng)平臺(tái)、各種設(shè)備、各設(shè)備的通信對(duì)象。若設(shè)備通信采取FDD模式，則/η1 Φ Zn2 ;若設(shè)備i采取TDD，則/nl=/n2?，F(xiàn)有的解決電磁兼容問(wèn)題的方法主要有
(a)頻分復(fù)用技術(shù)這是無(wú)線電通信設(shè)備最常用的電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)，要求同一系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備同時(shí)工作的頻率均不相同，并且各工作頻點(diǎn)最好有一定的間隔。通常后研制的設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)為了避開已有設(shè)備的影響，會(huì)避開已有設(shè)備工作帶寬內(nèi)的頻點(diǎn)，并預(yù)留一定的保護(hù)頻帶。在圖I中，若設(shè)備m和設(shè)備η采取頻分復(fù)用技術(shù),則Z1ml幸fnl, fm2幸/n2。(b)雜諧波帶外抑制技術(shù)為了抑制設(shè)備間的邊帶干擾，降低無(wú)用信號(hào)的交叉和相互調(diào)制幅度，僅僅采用頻分復(fù)用措施是不夠的，還需要對(duì)發(fā)射頻譜進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，常用技術(shù)包括基帶成型技術(shù)和射頻濾波等。根據(jù)理論計(jì)算和工程經(jīng)驗(yàn)，一般帶外抑制達(dá)到60dB以上，設(shè)備間的干擾會(huì)減小，滿足設(shè)備使用。(C)時(shí)分復(fù)用技術(shù)這是一種簡(jiǎn)單有效的電磁兼容設(shè)計(jì)方式。當(dāng)同一平臺(tái)的多個(gè)設(shè)備工作在同一頻段時(shí)，可以米取閉鎖方式來(lái)實(shí)現(xiàn)兼容工作。即在一個(gè)設(shè)備發(fā)射時(shí)，輸出閉鎖信號(hào)給其他設(shè)備，禁止其他設(shè)備工作；發(fā)射完成后，輸出解鎖信號(hào)，恢復(fù)其他設(shè)備的工作。 圖I中,若設(shè)備m和設(shè)備η采取時(shí)分復(fù)用技術(shù),則/ml=/nl，現(xiàn)有的電磁兼容解決方法，它們存在的缺點(diǎn)是
(a)上述第一種方法，頻譜利用率相對(duì)較低；頻譜的分配管理復(fù)雜；研發(fā)新設(shè)備、系統(tǒng)擴(kuò)展必須要考慮頻譜的限制。(b)上述第二種方法，當(dāng)系統(tǒng)中設(shè)備較多、工作頻點(diǎn)間隔小時(shí)，對(duì)濾波器的要求很高，并且嚴(yán)重增加系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。(C)上述第三種方法，會(huì)影響到其他設(shè)備的正常使用，只能作為電磁兼容設(shè)計(jì)的補(bǔ)充技術(shù)，不能作為實(shí)時(shí)性要求高的設(shè)備的電磁兼容設(shè)計(jì)手段
發(fā)明內(nèi)容
i 運(yùn){0,1, ··' k — I}
.是發(fā)射天線的發(fā)射功率；TS是數(shù)據(jù)—個(gè)符號(hào)的周期；fO表示信號(hào)傳輸?shù)妮d波本發(fā)明的目的是提供一種新的頻率復(fù)用方式，按照本發(fā)明的方法進(jìn)行通信可以消除來(lái)自同一系統(tǒng)的同頻干擾，使系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備的工作頻帶可以相同，或部分重疊，或相鄰，能夠極大地提高頻譜利用率，降低對(duì)雜諧波帶外抑制技術(shù)的要求，降低系統(tǒng)升級(jí)、擴(kuò)展的難度。本發(fā)明的應(yīng)用場(chǎng)景如圖2所示，單個(gè)載體模塊I表示一個(gè)面積或體積有限的獨(dú)立系統(tǒng)，如船、飛機(jī)、車、方艙等。設(shè)備I模塊2、設(shè)備2模塊3、設(shè)備#模塊4代表在獨(dú)立系統(tǒng)中工作的多個(gè)收發(fā)電磁波的設(shè)備。模塊8、10、12分別為設(shè)備1、2、#的發(fā)射天線，模塊9、11、 13分別為設(shè)備1、2、#的接收天線。對(duì)象I模塊5、對(duì)象2模塊6、對(duì)象#模塊7分別表示與設(shè)備1、2、#通信的對(duì)象，模塊14、15、16分別為對(duì)象1、2、#的收發(fā)天線。為了方便后文說(shuō)明，單個(gè)載體中的各設(shè)備在這里采取了收發(fā)天線分離的模式，在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過(guò)環(huán)形器將收發(fā)天線合為一根。各設(shè)備之間的連線表示各設(shè)備的數(shù)字接口、模擬接口要相互連接， 用以傳輸各設(shè)備的數(shù)字信號(hào)和射頻信號(hào)。本發(fā)明與傳統(tǒng)通信方法不同之處就在于，各設(shè)備同時(shí)工作，通信頻帶均為f,，即工作頻帶相同、部分相同或相鄰。本發(fā)明提供的頻率復(fù)用方法，包括發(fā)射流程和接收流程，如圖3所示，其中關(guān)鍵部分在于接收流程的模擬干擾抑制模塊20和數(shù)字干擾抑制模塊23。本發(fā)明的發(fā)射流程，以設(shè)備I為例，包括下面的步驟
步驟I設(shè)備I要發(fā)送的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)基帶信號(hào)處理模塊17處理后，得到數(shù)字信號(hào)步驟2 將數(shù)字信號(hào)D1送往DAC模塊18，以及通過(guò)設(shè)備間的數(shù)字接口模塊26送至設(shè)備I及其他設(shè)備的數(shù)字干擾抑制模塊23。步驟3 將D1數(shù)模轉(zhuǎn)換，并送入射頻信號(hào)處理模塊19，使信號(hào)成為符合發(fā)射要求的信號(hào)J1。不失一般性，假設(shè)采取二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)調(diào)制，發(fā)射天線共發(fā)射左個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)，則可以表示為
(t) = ( Z D1 - iT5)eJ^^ I
\i=n/
其中，沉(·)表示取實(shí)部是設(shè)備I發(fā)射天線第i個(gè)符號(hào)持續(xù)時(shí)間內(nèi)發(fā)射的符號(hào)
(即數(shù)字信號(hào)D1),
5頻率；g(t)為基帶成形脈沖。步驟4將送到發(fā)射天線模塊8發(fā)射，同時(shí)將通過(guò)設(shè)備間的模擬接口模塊25送
至設(shè)備I及其他設(shè)備的模擬干擾抑制模塊20。經(jīng)過(guò)以上步驟，就完成了設(shè)備I的發(fā)射流程。本發(fā)明的接收流程，以設(shè)備I為例，包括下面的步驟
步驟I設(shè)備I的接收天線模塊9接收到的信號(hào)》i送入模擬干擾抑制模塊20，與所有設(shè)備的射頻發(fā)射信號(hào)兒(《=1，2……勸，進(jìn)行模擬干擾抑制，盡量去除來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)射信號(hào)的干擾，得到信號(hào)I!。接收信號(hào)!T1包括通信對(duì)象發(fā)送的期望信號(hào)、系統(tǒng)內(nèi)部的自干擾信號(hào)及噪聲信號(hào)。 所以，簡(jiǎn)單起見，不考慮多徑,F1可以表示為
權(quán)利要求
1.一種單個(gè)載體中的多種電磁設(shè)備間同時(shí)同頻工作的方法，應(yīng)用于一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)， 其特征在于，系統(tǒng)是體積有限或面積有限的。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的一種單個(gè)載體中的多種電磁設(shè)備間同時(shí)同頻工作的方法，其特征在于，所述系統(tǒng)中有多個(gè)設(shè)備，這些設(shè)備需要接收或發(fā)射電磁波。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的一種單個(gè)載體中的多種電磁設(shè)備間同時(shí)同頻工作的方法，其特征在于，所述用于接收或發(fā)射電磁波的各種收發(fā)電磁波設(shè)備的工作頻帶重合，或者部分重合， 或者相鄰。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的一種單個(gè)載體中的多種電磁設(shè)備間同時(shí)同頻工作的方法，其特征在于，所述各收發(fā)電磁波的設(shè)備同時(shí)工作。
5.一種單個(gè)載體中的多種電磁設(shè)備間同時(shí)同頻工作的方法，各設(shè)備的發(fā)射流程包括下面的步驟步驟I要發(fā)送的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)基帶信號(hào)處理模塊11處理后，得到數(shù)字信號(hào)；步驟2將數(shù)字信號(hào)送往DAC模塊12，同時(shí)通過(guò)設(shè)備間的數(shù)字接口模塊19分別送至各個(gè)設(shè)備的數(shù)字干擾抑制模塊17 ；步驟3將數(shù)字信號(hào)數(shù)模轉(zhuǎn)換，并送入射頻信號(hào)處理模塊3，使信號(hào)成為滿足要求的射頻信號(hào)；步驟4將射頻信號(hào)送到發(fā)射天線模塊8，同時(shí)通過(guò)設(shè)備間的模擬接口模塊20分別送至各個(gè)設(shè)備的模擬干擾抑制模塊14 ；經(jīng)過(guò)以上步驟，就完成了某一設(shè)備的接收流程；其特征在于，步驟2和步驟4，將數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)分別通過(guò)設(shè)備間的數(shù)字接口、模擬接口送至各個(gè)設(shè)備的數(shù)字干擾抑制模塊和模擬干擾抑制模塊。
6.—種單個(gè)載體中的多種電磁設(shè)備間同時(shí)同頻工作的方法，各設(shè)備的接收流程包括下面的步驟步驟I接收天線模塊9接收到的信號(hào)，送入模擬干擾抑制模塊14，與所有設(shè)備的射頻發(fā)射信號(hào)進(jìn)行模擬干擾抑制；步驟2去除模擬干擾的信號(hào)送入射頻信號(hào)處理模塊15，進(jìn)行射頻處理以后，送入ADC 模塊16，得到數(shù)字接收信號(hào)；步驟3數(shù)字接收信號(hào)送入數(shù)字干擾抑制模塊17，與所有設(shè)備的數(shù)字發(fā)射信號(hào)進(jìn)行數(shù)字干擾抑制；步驟4 去除數(shù)字干擾的信號(hào)送入基帶信號(hào)處理模塊18，進(jìn)行基帶信號(hào)的處理和判決，得到接收數(shù)據(jù)；經(jīng)過(guò)以上步驟，就完成了某一設(shè)備的接收流程；其特征在于，步驟I和步驟3，利用各個(gè)設(shè)備的發(fā)射信號(hào)對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行模擬干擾抑制和數(shù)字干擾抑制。
7.一個(gè)采用單個(gè)載體中的多種電磁設(shè)備間同時(shí)同頻工作方法的設(shè)備，其特征在于，除以前正常工作所需的裝置外，還包括模擬接口和數(shù)字接口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一個(gè)采用單個(gè)載體中的多種電磁設(shè)備間同時(shí)同頻工作方法的設(shè)備，其特征在于，各設(shè)備的模擬接口用射頻電纜相互連接，用來(lái)傳輸各個(gè)設(shè)備的射頻發(fā)射信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一個(gè)采用單個(gè)載體中的多種電磁設(shè)備間同時(shí)同頻工作方法的設(shè)備，其特征在于，各設(shè)備的數(shù)字接口用數(shù)字電纜相互連接，用來(lái)傳輸各個(gè)設(shè)備的數(shù)字發(fā)送信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單個(gè)載體中多種電磁設(shè)備間同時(shí)同頻工作的方法。采用這種方法，面積有限或體積有限的單個(gè)載體內(nèi)的多個(gè)設(shè)備可以在工作頻段相同、部分重疊或相鄰的情況下，同時(shí)收發(fā)電磁波，與外界正常通信。各設(shè)備需要增加數(shù)字接口和模擬接口，并且相互連接，用以傳輸各設(shè)備的發(fā)射信號(hào)。發(fā)射信號(hào)對(duì)接收信號(hào)的影響可以通過(guò)各設(shè)備的接收流程中增加模擬干擾抑制和數(shù)字干擾抑制去除。這種方法可以極大地提高頻譜利用率，降低對(duì)雜諧波帶外抑制技術(shù)的要求，降低系統(tǒng)升級(jí)、擴(kuò)展的難度。
文檔編號(hào)H04B15/00GK102594463SQ20121003507
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月16日
發(fā)明者全欣, 劉穎, 唐友喜 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)