CN109617594A - 频分多址与时分多址混合体制的指令图像无线传输***及方法 - Google Patents

频分多址与时分多址混合体制的指令图像无线传输***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种频分多址与时分多址混合体制的指令图像无线传输***及方法，上行采用时分多址体制传输指令数据，下行采用频分多址体制传输图像数据。上行信号处理模块对指令数据进行处理形成一路上行发射信号，依次经上行射频模块的发射通道、下行射频模块的接收通道发送至下行信号处理模块；下行信号处理模块对若干路图像数据进行处理形成若干路下行发射信号，依次经下行射频模块的发射通道、上行射频模块的接收通道发送至上行信号处理模块。本发明采用不对称体制，即上行采用时分多址体制，下行采用频分多址体制，从而实现多路指令数据和图像数据并行传输。

Description

频分多址与时分多址混合体制的指令图像无线传输***及 方法
技术领域
本发明涉及数据和图像的无线通信传输，具体为频分多址与时分多址混合体制的指令图像无线传输***及方法。
背景技术
目前，指令图像无线传输***用于导弹或无人机飞行过程中数据和图像无线信息传输。
目前，市场上通用的数据和图像无线传输***采用时分多址方式传输指令数据和图像数据，只能实现单路数据和图像的传输，在同时对多个目标图像进行无线传输时需要多套设备一起工作，***成本昂贵、体积大、功耗大、协同控制难度大。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种频分多址与时分多址混合体制的指令图像无线传输***及方法，能够实现数据和图像多通道同时传输。
本发明是通过以下技术方案来实现：
频分多址与时分多址混合体制的指令图像无线传输方法，上行采用时分多址体制传输指令数据，下行采用频分多址体制传输图像数据。
优选的，上行传输一路指令数据，下行并行传输四路图像数据。
优选的，上行信号传输过程具体为：上行信号处理模块对指令数据进行组帧、信道编码、调制和上变频处理形成一路上行发射信号并发送至上行射频模块的发射通道；上行射频模块的发射通道接收上行信号处理模块发送的一路上行发射信号并进行滤波和放大，然后经下行射频模块的接收通道接收并发送至下行信号处理模块，下行信号处理模块对接收的一路上行发射信号进行下变频、解调、信道解码、解帧和协议解析处理获得指令数据；
下行信号传输过程具体为：下行信号处理模块对若干路图像数据进行图像压缩编码、组帧、信道编码、调制和上变频处理形成若干路下行发射信号并发送至下行射频模块的发射通道；下行射频模块的发射通道接收下行信号处理模块发送的若干路下行发射信号并进行滤波和放大，然后经上行射频模块的接收通道接收并发送至上行信号处理模块；上行信号处理模块对接收到的若干路下行发射信号经下变频、解调、信道解码、解帧和图像解压缩完成若干路并行图像显示。
频分多址与时分多址混合体制的指令图像无线传输***，包括上行信号处理模块、上行射频模块、下行信号处理模块和下行射频模块；
上行信号处理模块对指令数据进行组帧、信道编码、调制和上变频处理形成一路上行发射信号并发送至上行射频模块的发射通道；上行信号处理模块还接收上行射频模块的接收通道发送的若干路下行发射信号，经下变频、解调、信道解码、解帧和图像解压缩完成若干路并行图像显示；
上行射频模块的发射通道接收上行信号处理模块发送的一路上行发射信号，进行滤波和放大后发送给下行射频模块的接收通道；上行射频模块的接收通道接收下行射频模块的发射通道发送的若干路下行发射信号并发送给上行信号处理模块；
下行信号处理模块对若干路图像数据进行图像压缩编码、组帧、信道编码、调制和上变频处理形成若干路下行发射信号并发送至下行射频模块的发射通道；下行信号处理模块还接收下行射频模块的接收通道发送的一路上行信号，并进行下变频、解调、信道解码、解帧和协议解析处理得到指令数据；
下行射频模块的发射通道接收下行信号处理模块发送的若干路下行发射信号，进行滤波和放大后发送给上行射频模块的接收通道；下行射频模块的接收通道接收上行射频模块的发射通道发送的一路上行发射信号并发送给下行信号处理模块。
优选的，上行信号处理模块和下行信号处理模块均采用
AD9361+FPGA+DSP架构。
优选的，若干路下行发射信号为4路并行PAL制灰度图像信号。
优选的，上行信号处理模块采用4片AD9361芯片进行输入输出信号收发，2片K7系列的FPGA和4片DSP进行信号处理运算。
优选的，下行信号处理模块采用1片AD9361芯片进行输入输出信号收发，1片A7系列的FPGA和1片DSP进行信号处理运算。
优选的，上行信号处理模块和下行信号处理模块采用J30-21ZKP、J30-15ZKP、J30-9ZKP和SMP-JHD接插件；上行射频模块和下行射频模块采用J30-9ZKP和SMA-KFB2接插件。
优选的，上行信号处理模块和下行信号处理模块与外部接口是一路异步RS422通信接口。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明综合利用时分多址和频分多址的各自优点，采用不对称体制，即上行采用时分多址体制，下行采用频分多址体制，从而实现多路指令数据和图像数据并行传输，在进行多路指令数据和图像数据并行传输时减少了***设备的复杂度，增加了***协同控制的实时性，设备的复用降低了***成本和功耗。本发明能够对突发指令数据进行高可靠性传输，同时可并行传输多路图像数据，性能优良稳定。
附图说明
图1为地面设备***框图；
图2为机载设备***框图；
图3为上行信号处理模块硬件设计框图；
图4为下行信号处理模块硬件设计框图；
图5为视频采集硬件电路图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
上行通信采用时分多址方式传输数据量不大的控制指令；下行传输数据量大的图像数据时，如果还采用时分多址方式，则数据传输速率太高，对***的增益需求过大，增加了设备的复杂性，性价比低。故本发明中综合利用时分多址和频分多址的各自优点，采用不对称体制，即上行采用时分多址体制，下行采用频分多址体制，从而实现多路指令数据和图像数据并行传输。
本发明具体信号传输过程为：
上行信号传输过程具体为：上行信号处理模块对指令数据进行组帧、信道编码、调制和上变频处理形成一路上行发射信号并发送至上行射频模块的发射通道；上行射频模块的发射通道接收上行信号处理模块发送的一路上行发射信号并进行滤波和放大，然后经下行射频模块的接收通道接收并发送至下行信号处理模块，下行信号处理模块对接收的一路上行发射信号进行下变频、解调、信道解码、解帧和协议解析处理获得指令数据；
下行信号传输过程具体为：下行信号处理模块对若干路图像数据进行图像压缩编码、组帧、信道编码、调制和上变频处理形成若干路下行发射信号并发送至下行射频模块的发射通道；下行射频模块的发射通道接收下行信号处理模块发送的若干路下行发射信号并进行滤波和放大，然后经上行射频模块的接收通道接收并发送至上行信号处理模块；上行信号处理模块对接收到的若干路下行发射信号经下变频、解调、信道解码、解帧和图像解压缩完成若干路并行图像显示。
本实施例中，上行同时传输四路指令数据，下行并行传输四路图像数据。信号处理模块、射频模块独立设计，两根独立天线用于射频信号收发，通信频段、带宽可重构。
本发明所述的频分多址与时分多址混合体制的指令图像无线传输***包括地面设备和机载设备，地面设备***框图如图1所示，机载设备***框图如图2所示。地面设备包括上行信号处理模块和上行射频模块，机载设备包括下行信号处理模块和下行射频模块。
上行信号处理模块接收RS422数据，经过组帧、信道编码、调制、上变频，将信号送往上行射频模块的发射通道；上行信号处理模块接收下行射频模块的发射通道发送的4路下行发射信号，分别经过下变频、解调、信道解码、解帧、图像解压缩，完成4路并行PAL制灰度图像显示。如图3所示，上行信号处理模块的硬件电路包括FPGA、AD9361、DSP、时钟电路、电源电路、FLASH电路和RS422电路，各电路所用主要器件和功能如表1所示。
表1 上行信号处理模块硬件电路组成
硬件电路 主要器件 功能
FPGA XC7K325TFFG900 协议解析、信道编解码和QPSK调制解调
AD9361 AD9361BBCZ 基带信号到射频信号的调制解调
DSP TMS320DM368 图像解压缩
时钟电路 TDNCAN-40.00MHz 产生40Mhz时钟
电源电路 LTM4608AIV#PBF 产生各个模块电源
FLASH电路 N25Q128A13ESE40E 存储FPGA、DSP参数
RS422 ADM3490ARZ RS422电平和LVCOMS33电平转换
上行射频模块的发射通道接收上行信号处理模块发送的1路上行发射信号并完成上行发射信号的滤波和放大，再经下行射频模块的接收通道发送至下行信号处理模块；上行射频模块的接收通道接收下行射频发射模块发送的4路下行发射信号。上行射频模块的硬件电路包括滤波电路和功放电路；滤波电路对信号进行滤波，抑制带外信号；功放电路对滤波过后的信号进行放大，各电路所用主要器件和功能如表2所示。
表2 上行射频模块硬件电路组成
硬件电路 主要器件 功能
接收功放 SBB-5089Z 信号增益45dB
接收预选滤波器1 MB3818-100K8HA 中心频率3818Mhz的宽带滤波器
接收预选滤波器2 MB3908-100K8HA 中心频率3908Mhz的宽带滤波器
接收预选滤波器3 MB3998-100K8HA 中心频率3998Mhz的宽带滤波器
接收预选滤波器4 MB4088-100K8HA 中心频率4088Mhz的宽带滤波器
发送功放 TGA2975-SM 最大发射功率30dBm
发送滤波器 MB3766-300K8HA 中心频率3766Mhz的宽带滤波器
下行信号处理模块经过图像压缩编码、组帧、信道编码、调制和上变频，将4路下行发射信号送往下行射频模块的发射通道；下行信号处理模块还接收下行射频模块的接收通道发送的1路上行发射信号，经过下变频、解调、信道解码、解帧和协议解析处理获得指令数据。如图4所示，其硬件电路包括FPGA、AD9361、DSP、时钟电路、电源电路、FLASH电路和RS422电路，各电路所用主要器件和功能如表3所示。
表3 下行信号处理模块硬件电路组成
下行射频模块的发射通道接收下行信号处理模块发送的4路下行发射信号，进行滤波和放大后，经上行射频模块的接收通道发送至上行信号处理模块；下行射频模块的接收通道接收上行射频模块的发射通道发送的1路上行发射信号。下行射频模块硬件有滤波电路和功放电路，滤波电路对下行信号处理模块输入信号进行滤波，抑制带宽外信号；功放电路对滤波过后的信号进行放大，提高发射功率。下行射频模块硬件由接收预选滤波器和功放组成，各电路所用主要器件和功能如表4所示。
表4 下行射频模块硬件电路组成
硬件电路 主要器件 功能
功放 TGA2975-SM 最大发射功率30dBm
接收预选滤波器 MB3766-300K8HA 中心频率3766Mhz的宽带滤波器
图5为本发明硬件电路图。
产品在静态环境中通信试验，地面设备和机载设备采用射频线进行连接，可以同时实现四个机载设备图像传输，具体可根据用户需求进行节点扩展。
本文明确了无线通信传输***的设计要求，作为无线通信传输***设计和生产的依据。

Claims (10)

1.频分多址与时分多址混合体制的指令图像无线传输方法，其特征在于，上行采用时分多址体制传输指令数据，下行采用频分多址体制传输图像数据。
2.根据权利要求1所述的频分多址与时分多址混合体制的指令图像无线传输方法，其特征在于，上行传输一路指令数据，下行并行传输四路图像数据。
3.根据权利要求1所述的频分多址与时分多址混合体制的指令图像无线传输方法，其特征在于，上行信号传输过程具体为：上行信号处理模块对指令数据进行组帧、信道编码、调制和上变频处理形成一路上行发射信号并发送至上行射频模块的发射通道；上行射频模块的发射通道接收上行信号处理模块发送的一路上行发射信号并进行滤波和放大，然后经下行射频模块的接收通道接收并发送至下行信号处理模块，下行信号处理模块对接收的一路上行发射信号进行下变频、解调、信道解码、解帧和协议解析处理获得指令数据；
下行信号传输过程具体为：下行信号处理模块对若干路图像数据进行图像压缩编码、组帧、信道编码、调制和上变频处理形成若干路下行发射信号并发送至下行射频模块的发射通道；下行射频模块的发射通道接收下行信号处理模块发送的若干路下行发射信号并进行滤波和放大，然后经上行射频模块的接收通道接收并发送至上行信号处理模块；上行信号处理模块对接收到的若干路下行发射信号经下变频、解调、信道解码、解帧和图像解压缩完成若干路并行图像显示。
4.频分多址与时分多址混合体制的指令图像无线传输***，其特征在于，包括上行信号处理模块、上行射频模块、下行信号处理模块和下行射频模块；
上行信号处理模块对指令数据进行组帧、信道编码、调制和上变频处理形成一路上行发射信号并发送至上行射频模块的发射通道；上行信号处理模块还接收上行射频模块的接收通道发送的若干路下行发射信号，经下变频、解调、信道解码、解帧和图像解压缩完成若干路并行图像显示；
上行射频模块的发射通道接收上行信号处理模块发送的一路上行发射信号，进行滤波和放大后发送给下行射频模块的接收通道；上行射频模块的接收通道接收下行射频模块的发射通道发送的若干路下行发射信号并发送给上行信号处理模块；
下行信号处理模块对若干路图像数据进行图像压缩编码、组帧、信道编码、调制和上变频处理形成若干路下行发射信号并发送至下行射频模块的发射通道；下行信号处理模块还接收下行射频模块的接收通道发送的一路上行信号，并进行下变频、解调、信道解码、解帧和协议解析处理得到指令数据；
下行射频模块的发射通道接收下行信号处理模块发送的若干路下行发射信号，进行滤波和放大后发送给上行射频模块的接收通道；下行射频模块的接收通道接收上行射频模块的发射通道发送的一路上行发射信号并发送给下行信号处理模块。
5.根据权利要求4所述的频分多址与时分多址混合体制的指令图像无线传输***，其特征在于，上行信号处理模块和下行信号处理模块均采用AD9361+FPGA+DSP架构。
6.根据权利要求4所述的频分多址与时分多址混合体制的指令图像无线传输***，其特征在于，若干路下行发射信号为4路并行PAL制灰度图像信号。
7.根据权利要求4所述的频分多址与时分多址混合体制的指令图像无线传输***，其特征在于，上行信号处理模块采用4片AD9361芯片进行输入输出信号收发，2片K7系列的FPGA和4片DSP进行信号处理运算。
8.根据权利要求4所述的频分多址与时分多址混合体制的指令图像无线传输***，其特征在于，下行信号处理模块采用1片AD9361芯片进行输入输出信号收发，1片A7系列的FPGA和1片DSP进行信号处理运算。
9.根据权利要求4所述的频分多址与时分多址混合体制的指令图像无线传输***，其特征在于，上行信号处理模块和下行信号处理模块采用J30-21ZKP、J30-15ZKP、J30-9ZKP和SMP-JHD接插件；上行射频模块和下行射频模块采用J30-9ZKP和SMA-KFB2接插件。
10.根据权利要求4所述的频分多址与时分多址混合体制的指令图像无线传输***，其特征在于，上行信号处理模块和下行信号处理模块与外部接口是一路异步RS422通信接口。
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