本發(fā)明涉及無線寬帶長距離以太網(wǎng)傳輸技術領域,特別是一種基于700MHz-1100MHz可變頻率的無線非視距千兆以太網(wǎng)傳輸系統(tǒng)及其傳輸方法。
背景技術:
目前市場上應用的無線以太網(wǎng)寬帶傳輸技術,主要是基于2.4GHz和5GHz以及蜂窩式移動電話使用的LTE的頻率。這些技術使用的頻率都相對比較高,優(yōu)點是信號穩(wěn)定,受到的干擾小,以及可以用較小的接收天線。但是這個頻率的缺點同樣也比較明顯,因為超過1GHz的頻率很容易被空氣,建筑物,和植物吸收,所以不能長距離傳輸。
我國有線電視標準規(guī)定,同軸電纜860MHz以下的頻帶用于廣播電視信號傳輸,860MHz以上頻帶均未使用,稱為帶外信道,帶外信道的傳輸特性為:整個系統(tǒng)的傳輸特性在1.2GHz以下變化不大,在-20dB左右,在16MHz的帶寬內,頻譜幾乎為平的。在1.2GHz到1.5GHz之間下降很快,到1.5GHz時衰減達到-50dB以下。在1.5GHz以內(尤其是1.2GHz以內)的頻段,比較有利用價值,1.5GHz以上頻段衰減較大,而且匹配差,反射大,多徑嚴重,開發(fā)成本較高。
技術實現(xiàn)要素:
基于此,針對上述問題,有必要提出一種基于700MHz-1100MHz可變頻率的無線非視距千兆以太網(wǎng)傳輸系統(tǒng),該以太網(wǎng)傳輸系統(tǒng)整個收發(fā)過程是TDD方式,前端設備包括由收發(fā)變頻芯片和基帶數(shù)據(jù)處理芯片組成的多個傳輸通道,這樣可以成倍擴大數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸?;在同一時間只有一個傳輸通道在進行發(fā)射,這樣避免了同頻干擾;多路的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)在1000base交換機的協(xié)調下進行匯聚。
本發(fā)明的技術方案是:一種基于700MHz-1100MHz可變頻率的無線非視距千兆以太網(wǎng)傳輸系統(tǒng),包括終端設備和前端設備;
所述終端設備包括第一RF天線、第一雙向射頻功放、第一收發(fā)變頻芯片、第一基帶數(shù)據(jù)處理芯片、以太網(wǎng)功能轉換模塊、多口交換機和第一RJ45接口;所述第一RF天線的輸入端和輸出端分別與所述第一雙向射頻功放的第一輸出端和第一輸入端連接,所述第一雙向射頻功放的第二輸入端和第二輸出端分別與所述第一收發(fā)變頻芯片的第一輸出端和第一輸入端連接,所述第一收發(fā)變頻芯片的第二輸入端和第三輸入端分別與所述第一基帶數(shù)據(jù)處理芯片的第一輸出端和第二輸出端連接,所述第一收發(fā)變頻芯片的第二輸出端和第三輸出端分別與所述第一基帶數(shù)據(jù)處理芯片的第一輸入端和第二輸入端連接,所述第一基帶數(shù)據(jù)處理芯片的第三輸入端和第三輸出端分別與所述以太網(wǎng)功能轉換模塊的第一輸出端和第一輸入端連接,所述以太網(wǎng)功能轉換模塊的第二輸入端和第二輸出端分別與所述多口交換機的第一輸出端和第一輸入端連接,所述多口交換機的第二輸入端和第二輸出端分別與所述第一RJ45接口的輸出端和輸入端連接;
所述前端設備包括第二RF天線、第二雙向射頻功放、通道選擇器、傳輸通道、1000base交換機、主控CPU和第二RJ45接口;所述傳輸通道包括第二收發(fā)變頻芯片和第二基帶數(shù)據(jù)處理芯片;所述第二RF天線與所述第一RF天線結構相同,所述第二雙向射頻功放與所述第一雙向射頻功放結構相同,所述第二收發(fā)變頻芯片與所述第一收發(fā)變頻芯片結構相同,所述第二基帶數(shù)據(jù)處理芯片與所述第一基帶數(shù)據(jù)處理芯片結構相同,所述第二RJ45接口與所述第一RJ45接口結構相同;所述第二RF天線的輸入端和輸出端分別與所述第二雙向射頻功放的第一輸出端和第一輸入端連接,所述第二雙向射頻功放的第二輸入端和第二輸出端分別與所述通道選擇器的第一輸出端和第一輸入端連接,所述通道選擇器的第二輸入端和第二輸出端分別與所述第二收發(fā)變頻芯片的第一輸出端和第一輸入端連接,所述第二收發(fā)變頻芯片的第二輸入端和第三輸入端分別與所述第二基帶數(shù)據(jù)處理芯片的第一輸出端和第二輸出端連接,所述第二收發(fā)變頻芯片的第二輸出端和第三輸出端分別與所述第二基帶數(shù)據(jù)處理芯片的第一輸入端和第二輸入端連接,所述第二基帶數(shù)據(jù)處理芯片的第三輸入端和第三輸出端分別與所述1000base交換機的第一輸出端和第一輸入端連接,所述1000base交換機的第二輸入端和第二輸出端分別與所述主控CPU的輸出端和輸入端連接,所述1000base交換機的第三輸出端和第三輸入端分別與所述第二RJ45接口的輸入端和輸出端連接。
終端設備接收信號時,通過第一RF天線接收信號,然后由第一雙向射頻功放對信號進行處理并將處理后的信號發(fā)送給第一收發(fā)變頻芯片,第一收發(fā)變頻芯片對信號進行LNA放大處理后,經(jīng)過下變頻后輸出中頻信號,然后被第一基帶數(shù)據(jù)處理芯片采集并經(jīng)過FFT變換后,由內部運算解調出調制的數(shù)據(jù),再經(jīng)過MAC處理后依次通過以太網(wǎng)功能轉換模塊、多口交換機和第一RJ45接口輸出;
終端設備發(fā)射信號時,以太網(wǎng)的信號依次經(jīng)過第一RJ45接口、多口交換機和以太網(wǎng)功能轉換模塊后進入第一基帶數(shù)據(jù)處理芯片,第一基帶數(shù)據(jù)處理芯片對數(shù)據(jù)進行MAC電路編碼處理后,進行QPSK和QAM調制,經(jīng)過內部變換輸出OFDM波形,然后傳輸給第一收發(fā)變頻芯片,在收發(fā)變頻芯片上變頻處理得到700MHz-1100MHz信號,通過第一雙向射頻功放進行放大后由第一RF天線輸出。
前端設備接收信號時,通過第二RF天線接收信號,然后由第二雙向射頻功放對信號進行處理,通過通道選擇器,選擇通道后發(fā)送給相應通道的第二收發(fā)變頻芯片,第二收發(fā)變頻芯片對信號進行LNA放大處理后,經(jīng)過下變頻后輸出中頻信號,然后被第二基帶數(shù)據(jù)處理芯片采集并經(jīng)過FFT變換后,由內部運算解調出調制的數(shù)據(jù),再經(jīng)過MAC處理后依次通過1000base交換機和第二RJ45接口輸出,1000base交換機在主控CPU的控制下工作;
前端設備發(fā)射信號時,以太網(wǎng)的信號依次經(jīng)過第二RJ45接口和1000base交換機后進入第二基帶數(shù)據(jù)處理芯片,第二基帶數(shù)據(jù)處理芯片對數(shù)據(jù)進行MAC電路編碼處理后,進行QPSK和QAM調制,經(jīng)過內部變換輸出OFDM波形,然后傳輸給第二收發(fā)變頻芯片,在第二收發(fā)變頻芯片上變頻處理得到700MHz-1100MHz信號,在通道選擇器選擇下,通過第二雙向射頻功放放大后由第二RF天線輸出;
通過基帶數(shù)據(jù)處理芯片和收發(fā)變頻芯片將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)轉變成可由RF天線收發(fā)的無線信號,既解決了長距離以太網(wǎng)傳輸布線難度大的問題,又節(jié)約了布線成本。
優(yōu)選地,所述前端設備包括多個分別與所述通道選擇器和1000base交換機連接的傳輸通道。
前端設備可以由包括第二收發(fā)變頻芯片和第二基帶數(shù)據(jù)處理芯片的多個傳輸通道構成,這樣可以成倍擴大數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸挘岸嗽O備可以同時連接多個終端設備,每個終端設備可以和前端設備進行以太網(wǎng)通訊,多路的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)在1000base交換機的協(xié)調下進行匯聚。
優(yōu)選地,所述第一雙向射頻功放包括功率放大器和帶通濾波器,所述功率放大器的輸出頻率為700MHz-1100MHz,所述功率放大器的輸出端與所述帶通濾波器的第一輸入端連接;所述帶通濾波器的第二輸入端為所述第一雙向射頻功放的第一輸入端,所述帶通濾波器的第一輸出端為所述第一雙向射頻功放的第一輸出端,所述帶通濾波器的第二輸出端為所述第一雙向射頻功放的第二輸出端,所述功率放大器的第一輸入端為所述第一雙向射頻功放的第二輸入端。
在覆蓋方面,目前700MHz頻段的范圍從698MHz~806MHz低頻段較高頻段具有信號傳播損耗低、覆蓋廣、穿透力強等優(yōu)勢特性,適合大范圍網(wǎng)絡覆蓋,能夠降低組網(wǎng)成本。例如在農(nóng)村環(huán)境下,對于TD-LTE系統(tǒng)而言,低頻段的700MHz系統(tǒng)覆蓋半徑約為2.6GHz系統(tǒng)的3~4倍,覆蓋面積約為2.6GHz系統(tǒng)的10倍。室外環(huán)境下,700MHz系統(tǒng)的平均信號強度比2.6GHz系統(tǒng)強約20dB。
700MHz的頻率是比較理想的頻率,700MHz頻段處于低頻段,具有信號覆蓋廣、穿透力強等特性,適合大范圍網(wǎng)絡覆蓋,組網(wǎng)成本低,因此被國際公認為“數(shù)字紅利”頻段。
雙向射頻功放采用TDD方式工作,收發(fā)共用一個天線,采用TDD工作方式因其有如下特點:
1.不需要成對的頻率,能使用各種頻率資源,適用于不對稱的上下行數(shù)據(jù)傳輸速率,特別適用于IP型的數(shù)據(jù)業(yè)務;
2.上下行工作于同一頻率,電波傳播的對稱特性使之便于使用;
3.設備成本較低,比FDD系統(tǒng)低20%-50%。用智能天線等新技術,達到提高性能、降低成本的目的。
優(yōu)選地,所述第一收發(fā)變頻芯片包括用于發(fā)送信號的HINOC-PA(功率放大器)、用于接收信號的HINOC-LNA(低噪聲放大器)、第一Mixer(混頻器)、第二Mixer、第三Mixer、第四Mixer、PLL本振器、第一濾波器、第二濾波器、第三濾波器、第四濾波器;所述HINOC-PA的輸出端為所述第一收發(fā)變頻芯片的第一輸出端,所述HINOC-LNA的輸入端為所述第一收發(fā)變頻芯片的第一輸入端;所述HINOC-PA的第一輸入端和第二輸入端分別連接第一Mixer和第二Mixer的輸出端,所述第一Mixer和第二Mixer的第一輸入端分別連接第一濾波器和第二濾波器輸出端,所述第一濾波器和第二濾波器的輸入端分別為第一收發(fā)變頻芯片的第二輸入端和第三輸入端;所述HINOC-LNA的第一輸出端和第二輸出端分別連接第三Mixer和第四Mixer的第一輸入端,所述第三Mixer和第四Mixer的輸出端分別連接第三濾波器和第四濾波器的輸入端,所述第三濾波器和第四濾波器輸出端分別為第一收發(fā)變頻芯片的第二輸出端和第三輸出端;所述PLL本振器的第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端和第四輸出端分別連接所述第一Mixer、第二Mixer、第三Mixer和第四Mixer的第二輸入端。
收發(fā)變頻芯片用于數(shù)字混頻,采用TDD方式工作,具有接收和發(fā)射功能;收發(fā)變頻芯片用于接收雙向射頻功放發(fā)來的信號,并經(jīng)過內部LNA放大后下變頻輸出中頻信號給基帶數(shù)據(jù)處理芯片;收發(fā)變頻芯片還用于接收基帶數(shù)據(jù)處理芯片發(fā)來的信號,并經(jīng)過PA上變頻處理得到700MHz-1100MHz信號后發(fā)送給雙向射頻功放。
第一、第二濾波器用于接收基帶數(shù)據(jù)處理芯片發(fā)來的信號,通過第一、第二Mixer進行混頻后由PA放大信號后發(fā)送給雙向射頻功放;LNA接收到雙向射頻功放發(fā)來的信號后,通過LNA放大后,經(jīng)過第三、第四Mixer處理后,再通過第三、第四濾波器將信號發(fā)送給基帶數(shù)據(jù)處理芯片。
整個收發(fā)過程是TDD方式,前端設備在同一時間只有一個傳輸通道被通道選擇器選中進行發(fā)射,這樣避免了同頻干擾。
優(yōu)選地,所述第一基帶數(shù)據(jù)處理芯片包括D/A(數(shù)字/模擬信號轉換)、A/D(模擬/數(shù)字信號轉換)、HINOC-PHY(物理層)、HINOC-MAC、嵌入CPU和SDRAM;所述D/A的第一輸出端和第二輸出端分別為第一基帶數(shù)據(jù)處理芯片的第一輸出端和第二輸出端,所述A/D的第一輸入端和第二輸入端分別為第一基帶數(shù)據(jù)處理芯片的第一輸入端和第二輸入端,所述D/A的輸入端連接HINOC-PHY的第一輸出端,所述A/D的輸出端連接HINOC-PHY的第一輸入端,所述HINOC-PHY的第二輸入端和第二輸出端分別與HINOC-MAC的第一輸出端和第一輸入端,所述HINOC-MAC的第二輸入端和第二輸出端分別與嵌入CPU的第一輸出端和第一輸入端連接,所述嵌入CPU的第二輸入端和第二輸出端分別為第一基帶數(shù)據(jù)處理芯片的第三輸入端和第三輸出端,所述嵌入CPU的第三輸入端和第三輸出端分別與SDRAM的輸出端和輸入端連接。
將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)轉換成RF信號進行傳輸,其中要解決的最大的問題就是基帶數(shù)據(jù)處理和數(shù)模間的轉換,本發(fā)明采用自主研發(fā)的基帶數(shù)據(jù)處理芯片,由HINOC-MAC完成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的MAC處理,由HINOC-PHY進行物理傳輸,并通過D/A和A/D進行相應的數(shù)模和模數(shù)轉換。
一種如上述基于700MHz-1100MHz可變頻率的無線非視距千兆以太網(wǎng)傳輸系統(tǒng)的傳輸方法,包括終端設備向前端設備發(fā)送信號的方法和前端設備向終端設備發(fā)送信號的方法;
終端設備向前端設備發(fā)送信號方法如下:
S100、對終端設備收到的以太網(wǎng)信號進行MAC處理后輸出;
S101、對S100處理后的信號進行D/A轉換、QPSK和QAM調制,輸出OFDM波形;
S102、對S101處理后的OFDM波形進行濾波、混頻和功率放大上變頻后輸出;
S103、對S102處理后的信號進行放大、濾波后經(jīng)過RF天線輸出;
S104、將前端設備的RF天線接收到的信號進行濾波,然后經(jīng)過通道選擇器選擇相應通道后輸出;
S105、將S104處理后的信號進行低噪聲放大下變頻后輸出中頻信號,對中頻信號進行混頻、濾波后輸出;
S106、對S105處理后的信號進行A/D轉換、解碼后輸出;
S107、對S106處理后的信號進行MAC處理后輸出到以太網(wǎng);
前端設備向終端設備發(fā)送信號方法如下:
S200、對前端設備收到的以太網(wǎng)信號進行MAC處理后輸出;
S201、對S200處理后的信號進行D/A轉換、QPSK和QAM調制,輸出OFDM波形;
S202、對S201處理后的OFDM波形進行濾波、混頻和功率放大上變頻后輸出至通道選擇器;
S203、對S202處理后的信號進行放大、濾波后經(jīng)過RF天線輸出;
S204、將終端設備的RF天線接收到的信號進行濾波后輸出;
S205、將S204處理后的信號進行低噪聲放大下變頻后輸出中頻信號,對中頻信號進行混頻、濾波后輸出;
S206、對S205處理后的信號進行A/D轉換、解碼后輸出;
S207、對S206處理后的信號進行MAC處理后輸出到以太網(wǎng)。
本發(fā)明的有益效果是:
1、通過基帶數(shù)據(jù)處理芯片和收發(fā)變頻芯片將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)轉變成可由RF天線收發(fā)的無線信號,既解決了長距離以太網(wǎng)傳輸布線難度大的問題,又節(jié)約了布線成本;
2、前端設備可以由包括第二收發(fā)變頻芯片和第二基帶數(shù)據(jù)處理芯片的多個傳輸通道構成,這樣可以成倍擴大數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸挘?/p>
3、采用TDD的工作方式,不需要成對的頻率,能使用各種頻率資源,適用于不對稱的上下行數(shù)據(jù)傳輸速率,特別適用于IP型的數(shù)據(jù)業(yè)務;上下行工作于同一頻率,電波傳播的對稱特性使之便于使用;設備成本較低,比FDD系統(tǒng)低20%-50%。用智能天線等新技術,達到提高性能、降低成本的目的
4、使用700MHz-1100MHz頻段,該頻段處于低頻段,具有信號覆蓋廣、穿透力強等特性,適合大范圍網(wǎng)絡覆蓋,組網(wǎng)成本低;
5、在同一時間,前端設備只有一個傳輸通道被通道選擇器選中進行發(fā)射,這樣避免了同頻干擾,每個終端設備可以和前端設備進行以太網(wǎng)通訊,多路的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)在1000base交換機的協(xié)調下進行匯聚。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實施例的終端結構示意圖;
圖2為本發(fā)明實施例的前端結構示意圖;
圖3為本發(fā)明中終端設備向前端設備發(fā)送信號的方法示意圖;
圖4為本發(fā)明中前端設備向終端設備發(fā)送信號的方法示意圖;
附圖說明:1100-第一RF天線,1200-第一雙向射頻功放,1201-帶通濾波器,1202-功率放大器,1300-第一收發(fā)變頻芯片,1301-HINOC-PA,1302-HINOC-LNA,1303-第一Mixer,1304-第二Mixer,1305-第三Mixer,1306-第四Mixer,1307-PLL本振器,1308-第一濾波器,1309-第二濾波器,1310-第三濾波器,1311-第四濾波器,1400-第一基帶數(shù)據(jù)處理芯片,1401-D/A,1402-A/D,1403-HINOC-PHY,1404-HINOC-MAC,1405-嵌入CPU,1406-SDRAM,1500-以太網(wǎng)功能轉換模塊,1600-多口交換機,1700-第一RJ45接口,2100-第二RF天線,2200-第二雙向射頻功放,2300-第二收發(fā)變頻芯片,2400-第二基帶數(shù)據(jù)處理芯片,2500-通道選擇器,2600-1000base交換機,2700-主控CPU,2800-第二RJ45接口。
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。
實施例
如圖1、圖2所示,一種基于700MHz-1100MHz可變頻率的無線非視距千兆以太網(wǎng)傳輸系統(tǒng),包括終端設備和前端設備;
所述終端設備包括第一RF天線1100、第一雙向射頻功放1200、第一收發(fā)變頻芯片1300、第一基帶數(shù)據(jù)處理芯片1400、以太網(wǎng)功能轉換模塊1500、多口交換機1600和第一RJ45接口1700;所述第一RF天線1100的輸入端和輸出端分別與所述第一雙向射頻功放1200的第一輸出端和第一輸入端連接,所述第一雙向射頻功放1200的第二輸入端和第二輸出端分別與所述第一收發(fā)變頻芯片1300的第一輸出端和第一輸入端連接,所述第一收發(fā)變頻芯片1300的第二輸入端和第三輸入端分別與所述第一基帶數(shù)據(jù)處理芯片1400的第一輸出端和第二輸出端連接,所述第一收發(fā)變頻芯片1300的第二輸出端和第三輸出端分別與所述第一基帶數(shù)據(jù)處理芯片1400的第一輸入端和第二輸入端連接,所述第一基帶數(shù)據(jù)處理芯片1400的第三輸入端和第三輸出端分別與所述以太網(wǎng)功能轉換模塊1500的第一輸出端和第一輸入端連接,所述以太網(wǎng)功能轉換模塊1500的第二輸入端和第二輸出端分別與所述多口交換機1600的第一輸出端和第一輸入端連接,所述多口交換機1600的第二輸入端和第二輸出端分別與所述第一RJ45接口1700的輸出端和輸入端連接;
所述前端設備包括第二RF天線2100、第二雙向射頻功放2200、通道選擇器2500、傳輸通道、1000base交換機2600、主控CPU2700和第二RJ45接口2800;所述傳輸通道包括第二收發(fā)變頻芯片2300和第二基帶數(shù)據(jù)處理芯片2400;所述第二RF天線2100與所述第一RF天線1100結構相同,所述第二雙向射頻功放2200與所述第一雙向射頻功放1200結構相同,所述第二收發(fā)變頻芯片2300與所述第一收發(fā)變頻芯片1300結構相同,所述第二基帶數(shù)據(jù)處理芯片2400與所述第一基帶數(shù)據(jù)處理芯片1400結構相同,所述第二RJ45接口2800與所述第一RJ45接口1700結構相同;所述第二RF天線2100的輸入端和輸出端分別與所述第二雙向射頻功放2200的第一輸出端和第一輸入端連接,所述第二雙向射頻功放2200的第二輸入端和第二輸出端分別與所述通道選擇器2500的第一輸出端和第一輸入端連接,所述通道選擇器2500的第二輸入端和第二輸出端分別與所述第二收發(fā)變頻芯片2300的第一輸出端和第一輸入端連接,所述第二收發(fā)變頻芯片2300的第二輸入端和第三輸入端分別與所述第二基帶數(shù)據(jù)處理芯片2400的第一輸出端和第二輸出端連接,所述第二收發(fā)變頻芯片2300的第二輸出端和第三輸出端分別與所述第二基帶數(shù)據(jù)處理芯片2400的第一輸入端和第二輸入端連接,所述第二基帶數(shù)據(jù)處理芯片2400的第三輸入端和第三輸出端分別與所述1000base交換機2600的第一輸出端和第一輸入端連接,所述1000base交換機2600的第二輸入端和第二輸出端分別與所述主控CPU2700的輸出端和輸入端連接,所述1000base交換機2600的第三輸出端和第三輸入端分別與所述第二RJ45接口2800的輸入端和輸出端連接。
終端設備接收信號時,通過第一RF天線接收信號,然后由第一雙向射頻功放對信號進行處理并將處理后的信號發(fā)送給第一收發(fā)變頻芯片,第一收發(fā)變頻芯片對信號進行LNA放大處理后,經(jīng)過下變頻后輸出中頻信號,然后被第一基帶數(shù)據(jù)處理芯片采集并經(jīng)過FFT變換后,由內部運算解調出調制的數(shù)據(jù),再經(jīng)過MAC處理后依次通過以太網(wǎng)功能轉換模塊、多口交換機和第一RJ45接口輸出;
終端設備發(fā)射信號時,以太網(wǎng)的信號依次經(jīng)過第一RJ45接口、多口交換機和以太網(wǎng)功能轉換模塊后進入第一基帶數(shù)據(jù)處理芯片,第一基帶數(shù)據(jù)處理芯片對數(shù)據(jù)進行MAC電路編碼處理后,進行QPSK和QAM調制,經(jīng)過內部變換輸出OFDM波形,然后傳輸給第一收發(fā)變頻芯片,在收發(fā)變頻芯片上變頻處理得到700MHz-1100MHz信號,通過第一雙向射頻功放進行放大后由第一RF天線輸出。
前端設備接收信號時,通過第二RF天線接收信號,然后由第二雙向射頻功放對信號進行處理,通過通道選擇器,選擇通道后發(fā)送給相應通道的第二收發(fā)變頻芯片,第二收發(fā)變頻芯片對信號進行LNA放大處理后,經(jīng)過下變頻后輸出中頻信號,然后被第二基帶數(shù)據(jù)處理芯片采集并經(jīng)過FFT變換后,由內部運算解調出調制的數(shù)據(jù),再經(jīng)過MAC處理后依次通過1000base交換機和第二RJ45接口輸出,1000base交換機在主控CPU的控制下工作;
前端設備發(fā)射信號時,以太網(wǎng)的信號依次經(jīng)過第二RJ45接口和1000base交換機后進入第二基帶數(shù)據(jù)處理芯片,第二基帶數(shù)據(jù)處理芯片對數(shù)據(jù)進行MAC電路編碼處理后,進行QPSK和QAM調制,經(jīng)過內部變換輸出OFDM波形,然后傳輸給第二收發(fā)變頻芯片,在第二收發(fā)變頻芯片上變頻處理得到700MHz-1100MHz信號,在通道選擇器選擇下,通過第二雙向射頻功放放大后由第二RF天線輸出;
通過基帶數(shù)據(jù)處理芯片和收發(fā)變頻芯片將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)轉變成可由RF天線收發(fā)的無線信號,既解決了長距離以太網(wǎng)傳輸布線難度大的問題,又節(jié)約了布線成本。
在其中一個實施例中,所述前端設備包括多個分別與所述通道選擇器2500和1000base交換機2600連接的傳輸通道。
前端設備可以由包括第二收發(fā)變頻芯片和第二基帶數(shù)據(jù)處理芯片的多個傳輸通道構成,這樣可以成倍擴大數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸?,前端設備可以同時連接多個終端設備,每個終端設備可以和前端設備進行以太網(wǎng)通訊,多路的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)在1000base交換機的協(xié)調下進行匯聚。
在另外一個實施例中,所述第一雙向射頻功放1200包括功率放大器1201和帶通濾波器1202,所述功率放大器1201的輸出頻率為700MHz-1100MHz,所述功率放大器1201的輸出端與所述帶通濾波器1202的第一輸入端連接;所述帶通濾波器1202的第二輸入端為所述第一雙向射頻功放1200的第一輸入端,所述帶通濾波器1202的第一輸出端為所述第一雙向射頻功放1200的第一輸出端,所述帶通濾波器1202的第二輸出端為所述第一雙向射頻功放1200的第二輸出端,所述功率放大器1201的第一輸入端為所述第一雙向射頻功放1200的第二輸入端。
在覆蓋方面,目前700MHz頻段的范圍從698MHz~806MHz低頻段較高頻段具有信號傳播損耗低、覆蓋廣、穿透力強等優(yōu)勢特性,適合大范圍網(wǎng)絡覆蓋,能夠降低組網(wǎng)成本。例如在農(nóng)村環(huán)境下,對于TD-LTE系統(tǒng)而言,低頻段的700MHz系統(tǒng)覆蓋半徑約為2.6GHz系統(tǒng)的3~4倍,覆蓋面積約為2.6GHz系統(tǒng)的10倍。室外環(huán)境下,700MHz系統(tǒng)的平均信號強度比2.6GHz系統(tǒng)強約20dB。
700MHz的頻率是比較理想的頻率,700MHz頻段處于低頻段,具有信號覆蓋廣、穿透力強等特性,適合大范圍網(wǎng)絡覆蓋,組網(wǎng)成本低,因此被國際公認為“數(shù)字紅利”頻段。
雙向射頻功放采用TDD方式工作,收發(fā)共用一個天線,采用TDD工作方式因其有如下特點:
1.不需要成對的頻率,能使用各種頻率資源,適用于不對稱的上下行數(shù)據(jù)傳輸速率,特別適用于IP型的數(shù)據(jù)業(yè)務;
2.上下行工作于同一頻率,電波傳播的對稱特性使之便于使;
3.設備成本較低,比FDD系統(tǒng)低20%-50%。用智能天線等新技術,達到提高性能、降低成本的目的。
在另外一個實施例中,所述第一收發(fā)變頻芯片1300包括用于發(fā)送信號的HINOC-PA1301、用于接收信號的HINOC-LNA1302、第一Mixer1303、第二Mixer1304、第三Mixer1305、第四Mixer1306、PLL本振器1307、第一濾波器1308、第二濾波器1309、第三濾波器1310、第四濾波器1311;所述HINOC-PA1301的輸出端為所述第一收發(fā)變頻芯片1300的第一輸出端,所述HINOC-LNA1302的輸入端為所述第一收發(fā)變頻芯片1300的第一輸入端;所述HINOC-PA1301的第一輸入端和第二輸入端分別連接第一Mixer1303和第二Mixer1304的輸出端,所述第一Mixer1303和第二Mixer1304的第一輸入端分別連接第一濾波器1308和第二濾波器1309輸出端,所述第一濾波器1308和第二濾波器1309的輸入端分別為第一收發(fā)變頻芯片1300的第二輸入端和第三輸入端;所述HINOC-LNA1302的第一輸出端和第二輸出端分別連接第三Mixer1305和第四Mixer1306的第一輸入端,所述第三Mixer1305和第四Mixer1306的輸出端分別連接第三濾波器1310和第四濾波器1311的輸入端,所述第三濾波器1310和第四濾波器1311輸出端分別為第一收發(fā)變頻芯片1300的第二輸出端和第三輸出端;所述PLL本振器1307的第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端和第四輸出端分別連接所述第一Mixer1303、第二Mixer1304、第三Mixer1305和第四Mixer1306的第二輸入端。
收發(fā)變頻芯片用于數(shù)字混頻,采用TDD方式工作,具有接收和發(fā)射功能;收發(fā)變頻芯片用于接收雙向射頻功放發(fā)來的信號,并經(jīng)過內部LNA放大后下變頻輸出中頻信號給基帶數(shù)據(jù)處理芯片;收發(fā)變頻芯片還用于接收基帶數(shù)據(jù)處理芯片發(fā)來的信號,并經(jīng)過PA上變頻處理得到700MHz-1100MHz信號后發(fā)送給雙向射頻功放。
第一、第二濾波器用于接收基帶數(shù)據(jù)處理芯片發(fā)來的信號,通過第一、第二Mixer進行混頻后由PA放大信號后發(fā)送給雙向射頻功放;LNA接收到雙向射頻功放發(fā)來的信號后,通過LNA放大后,經(jīng)過第三、第四Mixer處理后,再通過第三、第四濾波器將信號發(fā)送給基帶數(shù)據(jù)處理芯片。
整個收發(fā)過程是TDD方式,前端設備在同一時間只有一個傳輸通道被通道選擇器選中進行發(fā)射,這樣避免了同頻干擾。
在另外一個實施例中,所述第一基帶數(shù)據(jù)處理芯片1400包括D/A1401、A/D1402、HINOC-PHY1403、HINOC-MAC1404、嵌入CPU1405和SDRAM1406;所述D/A1401的第一輸出端和第二輸出端分別為第一基帶數(shù)據(jù)處理芯片1400的第一輸出端和第二輸出端,所述A/D1402的第一輸入端和第二輸入端分別為第一基帶數(shù)據(jù)處理芯片1400的第一輸入端和第二輸入端,所述D/A1401的輸入端連接HINOC-PHY1403的第一輸出端,所述A/D1402的輸出端連接HINOC-PHY1403的第一輸入端,所述HINOC-PHY1403的第二輸入端和第二輸出端分別與HINOC-MAC1404的第一輸出端和第一輸入端,所述HINOC-MAC1404的第二輸入端和第二輸出端分別與嵌入CPU1405的第一輸出端和第一輸入端連接,所述嵌入CPU1405的第二輸入端和第二輸出端分別為第一基帶數(shù)據(jù)處理芯片1400的第三輸入端和第三輸出端,所述嵌入CPU1405的第三輸入端和第三輸出端分別與SDRAM1406的輸出端和輸入端連接。
一種如上述基于700MHz-1100MHz可變頻率的無線非視距千兆以太網(wǎng)傳輸系統(tǒng)的傳輸方法,包括終端設備向前端設備發(fā)送信號的方法和前端設備向終端設備發(fā)送信號的方法;
如圖3所示,終端設備向前端設備發(fā)送信號方法如下:
S100、對終端設備收到的以太網(wǎng)信號進行MAC處理后輸出;
S101、對S100處理后的信號進行D/A轉換、QPSK和QAM調制,輸出OFDM波形;
S102、對S101處理后的OFDM波形進行濾波、混頻和功率放大上變頻后輸出;
S103、對S102處理后的信號進行放大、濾波后經(jīng)過RF天線輸出;
S104、將前端設備的RF天線接收到的信號進行濾波,然后經(jīng)過通道選擇器選擇相應通道后輸出;
S105、將S104處理后的信號進行低噪聲放大下變頻后輸出中頻信號,對中頻信號進行混頻、濾波后輸出;
S106、對S105處理后的信號進行A/D轉換、解碼后輸出;
S107、對S106處理后的信號進行MAC處理后輸出到以太網(wǎng);
如圖4所示,前端設備向終端設備發(fā)送信號方法如下:
S200、對前端設備收到的以太網(wǎng)信號進行MAC處理后輸出;
S201、對S200處理后的信號進行D/A轉換、QPSK和QAM調制,輸出OFDM波形;
S202、對S201處理后的OFDM波形進行濾波、混頻和功率放大上變頻后輸出至通道選擇器;
S203、對S202處理后的信號進行放大、濾波后經(jīng)過RF天線輸出;
S204、將終端設備的RF天線接收到的信號進行濾波后輸出;
S205、將S204處理后的信號進行低噪聲放大下變頻后輸出中頻信號,對中頻信號進行混頻、濾波后輸出;
S206、對S205處理后的信號進行A/D轉換、解碼后輸出;
S207、對S206處理后的信號進行MAC處理后輸出到以太網(wǎng);
以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的具體實施方式,其描述較為具體和詳細,但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是,對于本領域的普通技術人員來說,在不脫離本發(fā)明構思的前提下,還可以做出若干變形和改進,這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。