CN115865270A - 一种e波段毫米波点到多点传输方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种E波段毫米波点到多点传输方法及装置，包括以下步骤：S1、业务交换流程规则设置S2、判断是否设置有业务交换流程规则，若否，则在接收到数据包时，将数据转发至其余所有端口；若是，则将根据规则进行数据包分发；S21、业务数据发送；S22、业务数据接收。本发明采用上述E波段毫米波点到多点传输方法及装置，实现了多点通信和业务汇聚，且基于毫米波E波段，可支持Q/V/W频段替换，单通道可以提供全双工10Gbps点到点无线传输能力，从而应用于4G/5G/6G网络前传/中传/回传、企业专网、无线信息互联、无线中继、无线汇聚、光纤无线替代等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种无线通信技术，尤其涉及一种E波段毫米波点到多点传输方法及装置。
背景技术
传统无线通信技术中两个网络节点之间通过单链路进行无线通信，但随着监测、多媒体、无线通信及互联网等技术高速发展，监测数据、语音、视频等媒体数据及其它数据海量增加，且两个网络节点之间需要无线传输海量数据的场景也越来越普遍，单链路无线传输已经无法满足两个网络节点传输海量数据的大带宽、高速率、低时延等需求，
为此，无线通信正朝着超高速、大容量方向发展。故急需大容量高速传输***作为回传通道和进行点到点的互联。现有解决方案中大部分采用光纤实现上述功能，但是光纤铺设往往比较困难，且价格昂贵；小部分采用的微波技术存在传输距离短、速率不够高等局限性。
更进一步的，本领域研发了毫米波(顾名思义，毫米波是波长(λ)约为1毫米的电磁波。使用公式f＝c/λ将该波长转换为频率，其中c是光速(3x108m/s)，频率范围为30-300GHz。毫米波段被国际电信联盟(ITU)指定为“极高频”(EHF)波段。术语“毫米波”也经常缩写为“毫米波”。)，因其具有的免授权带宽大大提高了无线网络的传输速度等优点，从而使其成为新一代无线网络通信的核心技术。
其中，E波段无线传输***工作频率为71-76/81-86GHz，可用带宽达10GHz，支持超大容量点到点无线传输，且频段受环境干扰较小，适用于中远距离传输，能够实现无线环境下的超高速(10-30Gbps)数据率传输，可替代光纤干线传输。因此，E波段无线传输成为国际上公认的未来无线回传网络的首选方案。
但在毫米波通信***中，当面临多点通信和业务汇聚时，现有的方案难以满足***需求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种E波段毫米波点到多点传输方法及装置，实现了多点通信和业务汇聚，且基于毫米波E波段，可支持Q/V/W频段替换，单通道可以提供全双工10Gbps点到点无线传输能力，从而应用于4G/5G/6G网络前传/中传/回传、企业专网、无线信息互联、无线中继、无线汇聚、光纤无线替代等领域。
为实现上述目的，本发明提供了一种E波段毫米波点到多点传输方法，包括以下步骤：
S1、业务交换流程规则设置
进行用户参数输入，即设置转发规则，明确交换机的转发机制
S2、判断是否设置有业务交换流程规则，若否，则在接收到数据包时，将数据转发至其余所有端口；若是，则将根据规则进行数据包分发；
S21、业务数据发送
S211、信道编码
将经过交换路由模块处理的数据流进行信道编码，并将编码后的数据输送至信号处理模块；
S212、信号处理
S2121、映射后，与前导、帧头和导频一起完成组帧；
S2122、通过滤波器进行脉冲成型滤波；
S2123、通过DAC转换器进行数模转换，再依次经过速率适配、频率/增益校正和畸变校正后，通过SMA接口传输至射频模块；
S213、射频变频
利用射频模块处理得到毫米波频段，并通过天线模块发送出去；
S22、业务数据接收
S221、利用接收端的天线模块接收模拟信号，并输送至射频模块；
S222、射频模块变频到信号处理模块的带宽内，并通过SMA接口传输给信号处理模块；
S223、信号处理
S2231、通过ADC转换器将接收的模拟信号转换为数字信号；
S2232、依次经畸变校正、频偏校正、速率适配、接收成型滤波以及载波频偏估计和信道估计；
S2233、根据估计结果对接收数据的频偏、信道衰减和多径现象进行补偿；
S2334、经过信道均衡和信道译码恢复出原始传输数据；
S224、经过解帧处理后传给交换路由模块，通过10GE接口输出。
优选的，本发明还包括监控，其包括以下步骤：
监测用户操作，捕获到用户数据后，获取操作通道，而后解析操作通道，并根据操作通道获取对应的数据或状态，
再判断其为否工作状态获取操作，若是则获取信号处理模块状态并输出，若否则判断是否为升级配置操作，若是则升级信号处理模块的配置，若否则判断是否为交换机设置操作，若是则设置交换路由模块，若否则返回监测用户操作。
优选的，本发明还包括射频控制，其包括以下步骤：
首先获取用户操作，而后根据用户操作信息判断其是否为控制指令，若是则更改控制指令，若否则判断是否为读数据指令，若是则返回数据，若否则判断是否具有操作权限，若否则返回用户操作获取步骤，若是则判断是否为写数据指令，若否则返回用户操作获取步骤，若是则写入数据。
优选的，步骤S211和步骤S222中所述的信号处理模块的带宽频率为50MHz～2GHz，符号滚降因子为0.15～0.3，调制方式为BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、32QAM、64QAM、128QAM；
信道编码为LDPC或RS编码。
优选的，步骤S213所述的毫米波的帧结构包括前导符号、控制符号、数据符号、填充符号和以固定间隔***的导频符号；
前导符号由64个QPSK符号组成，用于时间频率同步；
控制符号由32个BPSK组成，用于控制调制、编码率、符号率。
一种E波段毫米波点到多点传输装置，包括发射端和与所述发射端相通讯的多个接收端；
所述发射端和所述接收端均包括：
多个10GE接口，用于提供信号输入输出接口；
多个信号处理模块，用于信号的转换、编解码、调制解调；
交换路由模块，用于业务数据的汇聚、分发；
多个射频模块，用于信号频移转换；
多个天线模块，用于无线收发信号；
时钟管理模块，用于提供同步时钟信号；
电源模块，用于提供电源；
配置管理模块，用于对电源模块、时钟管理模块、信号处理模块和射频模块进行控制；
POE接口，用于提供供电及以太网接口；
多个所述10GE接口均与交换路由模块相连，所述交换路由模块分别与多个所述信号处理模块相连，多个所述信号处理模块经与其对应的所述射频模块与多个所述天线模块一一对应相连；
所述信号处理模块、所述10GE接口、所述射频模块还分别与所述配置管理模块相连。
优选的，所述天线模块的天线面设置成可同时支持2-6个通道的多角度并行传输安置方式。
优选的，所述交换路由模块的业务接口经过万兆接口转换芯片，将SFP+转换为XAUI，与信号处理模块相连。
优选的，所述信号处理模块与所述射频模块之间的接口为SMA；所述射频模块与所述天线模块之间的接口为波导。
优选的，所述信号处理模块上搭载有DAC转换器、ADC转换器、编码器、解码器、滤波器和调制解调器。
因此，本发明采用上述E波段毫米波点到多点传输方法及装置，实现了多点通信和业务汇聚，且基于毫米波E波段，可支持Q/V/W频段替换，单通道可以提供全双工10Gbps点到点无线传输能力，从而应用于4G/5G/6G网络前传/中传/回传、企业专网、无线信息互联、无线中继、无线汇聚、光纤无线替代等领域。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的业务交换流程图；
图2为本发明的收发流程图；
图3为本发明的信号处理模块的处理流程图；
图4为本发明的监控流程图；
图5为本发明的射频控制流程图；
图6为本发明的原理框图；
图7为本发明的结构示意图；
图8为本发明的天线面设置方式图；
图9为本发明的帧结构图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
图1为本发明的业务交换流程图；图2为本发明的收发流程图；图3为本发明的信号处理模块的处理流程图，如图1-图3所示，本发明包括以下步骤：
S1、业务交换流程规则设置
进行用户参数输入，即设置转发规则，明确交换机的转发机制
S2、判断是否设置有业务交换流程规则，若否，则在接收到数据包时，将数据转发至其余所有端口；若是，则将根据规则进行数据包分发；
S21、业务数据发送
S211、信道编码
将经过交换路由模块处理的数据流进行信道编码，并将编码后的数据输送至信号处理模块；
S212、信号处理
S2121、映射后，与前导、帧头和导频一起完成组帧；
S2122、通过滤波器进行脉冲成型滤波；
S2123、通过DAC转换器进行数模转换，再依次经过速率适配、频率/增益校正和畸变校正后，通过SMA接口传输至射频模块；
S213、射频变频
利用射频模块处理得到毫米波频段，并通过天线模块发送出去；
S22、业务数据接收
S221、利用接收端的天线模块接收模拟信号，并输送至射频模块；
S222、射频模块变频到信号处理模块的带宽内，并通过SMA接口传输给信号处理模块；
S223、信号处理
S2231、通过ADC转换器将接收的模拟信号转换为数字信号；
S2232、依次经畸变校正、频偏校正、速率适配、接收成型滤波以及载波频偏估计和信道估计；
S2233、根据估计结果对接收数据的频偏、信道衰减和多径现象进行补偿；
S2334、经过信道均衡和信道译码恢复出原始传输数据；
S224、经过解帧处理后传给交换路由模块，通过10GE接口输出。
优选的，步骤S211和步骤S222中所述的信号处理模块的带宽频率为50MHz～2GHz，符号滚降因子为0.15～0.3，调制方式为BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、32QAM、64QAM、128QAM；
信道编码为LDPC或RS编码。
图9为本发明的帧结构图，如图9所示，步骤S213所述的毫米波的帧结构包括前导符号、控制符号、数据符号、填充符号和以固定间隔***的导频符号；
前导符号由64个QPSK符号组成，用于时间频率同步；
控制符号由32个BPSK组成，用于控制调制、编码率、符号率。
图4为本发明的监控流程图，如图4所示，本发明还包括监控，其包括以下步骤：
监测用户操作，捕获到用户数据后，获取操作通道，而后解析操作通道，并根据操作通道获取对应的数据或状态，
再判断其为否工作状态获取操作，若是则获取信号处理模块状态并输出，若否则判断是否为升级配置操作，若是则升级信号处理模块的配置，若否则判断是否为交换机设置操作，若是则设置交换路由模块，若否则返回监测用户操作。
图5为本发明的射频控制流程图，如图5所示，本发明还包括射频控制，其包括以下步骤：
首先获取用户操作，而后根据用户操作信息判断其是否为控制指令，若是则更改控制指令，若否则判断是否为读数据指令，若是则返回数据，若否则判断是否具有操作权限，若否则返回用户操作获取步骤，若是则判断是否为写数据指令，若否则返回用户操作获取步骤，若是则写入数据。
图6为本发明的原理框图；图7为本发明的结构示意图，一种E波段毫米波点到多点传输装置，如图6和图7所示，包括发射端和与所述发射端相通讯的多个接收端；
所述发射端和所述接收端均包括：
多个10GE接口，用于提供信号输入输出接口；
多个信号处理模块，用于信号的转换、编解码、调制解调；
交换路由模块，用于业务数据的汇聚、分发；
多个射频模块，用于信号频移转换；
多个天线模块，用于无线收发信号；
时钟管理模块，用于提供同步时钟信号；
电源模块，用于提供电源；
配置管理模块，用于对电源模块、时钟管理模块、信号处理模块和射频模块进行控制；
POE接口，用于提供供电及以太网接口；
多个所述10GE接口均与交换路由模块相连，所述交换路由模块分别与多个所述信号处理模块相连，多个所述信号处理模块经与其对应的所述射频模块与多个所述天线模块一一对应相连；
所述信号处理模块、所述10GE接口、所述射频模块还分别与所述配置管理模块相连。
优选的，所述交换路由模块的业务接口经过万兆接口转换芯片，将SFP+转换为XAUI，与信号处理模块相连。
优选的，所述信号处理模块与所述射频模块之间的接口为SMA；所述射频模块与所述天线模块之间的接口为波导。
优选的，所述信号处理模块上搭载有DAC转换器、ADC转换器、编码器、解码器、滤波器和调制解调器。
图8为本发明的天线面设置方式图；如图8所示，优选的，所述天线模块的天线面设置成可同时支持2-6个通道的多角度并行传输安置方式。本实施例中的天线面设置成支持两通道的矩形、支持三通道的三角形、支持四通道的正方形或者支持六通道的正六边形。若设置有N个通道，对应的，天线模块设置有N个天线，N个信号处理模块以及N个射频模块，从而实现了点到多点的数据传输。
因此，本发明采用上述E波段毫米波点到多点传输方法及装置，实现了多点通信和业务汇聚，且基于毫米波E波段，可支持Q/V/W频段替换，单通道可以提供全双工10Gbps点到点无线传输能力，从而应用于4G/5G/6G网络前传/中传/回传、企业专网、无线信息互联、无线中继、无线汇聚、光纤无线替代等领域。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种E波段毫米波点到多点传输方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、业务交换流程规则设置
进行用户参数输入，即设置转发规则，明确交换机的转发机制
S2、判断是否设置有业务交换流程规则，若否，则在接收到数据包时，将数据转发至其余所有端口；若是，则将根据规则进行数据包分发；
S21、业务数据发送
S211、信道编码
将经过交换路由模块处理的数据流进行信道编码，并将编码后的数据输送至信号处理模块；
S212、信号处理
S2121、映射后，与前导、帧头和导频一起完成组帧；
S2122、通过滤波器进行脉冲成型滤波；
S2123、通过DAC转换器进行数模转换，再依次经过速率适配、频率/增益校正和畸变校正后，通过SMA接口传输至射频模块；
S213、射频变频
利用射频模块处理得到毫米波频段，并通过天线模块发送出去；
S22、业务数据接收
S221、利用接收端的天线模块接收模拟信号，并输送至射频模块；
S222、射频模块变频到信号处理模块的带宽内，并通过SMA接口传输给信号处理模块；
S223、信号处理
S2231、通过ADC转换器将接收的模拟信号转换为数字信号；
S2232、依次经畸变校正、频偏校正、速率适配、接收成型滤波以及载波频偏估计和信道估计；
S2233、根据估计结果对接收数据的频偏、信道衰减和多径现象进行补偿；
S2334、经过信道均衡和信道译码恢复出原始传输数据；
S224、经过解帧处理后传给交换路由模块，通过10GE接口输出。
2.根据权利要求1所述的一种E波段毫米波点到多点传输方法，其特征在于：还包括监控，其包括以下步骤：
监测用户操作，捕获到用户数据后，获取操作通道，而后解析操作通道，并根据操作通道获取对应的数据或状态，
再判断其为否工作状态获取操作，若是则获取信号处理模块状态并输出，若否则判断是否为升级配置操作，若是则升级信号处理模块的配置，若否则判断是否为交换机设置操作，若是则设置交换路由模块，若否则返回监测用户操作。
3.根据权利要求1所述的一种E波段毫米波点到多点传输方法，其特征在于：还包括射频控制，其包括以下步骤：
首先获取用户操作，而后根据用户操作信息判断其是否为控制指令，若是则更改控制指令，若否则判断是否为读数据指令，若是则返回数据，若否则判断是否具有操作权限，若否则返回用户操作获取步骤，若是则判断是否为写数据指令，若否则返回用户操作获取步骤，若是则写入数据。
4.根据权利要求1所述的一种E波段毫米波点到多点传输方法，其特征在于：步骤S211和步骤S222中所述的信号处理模块的带宽频率为50MHz～2GHz，符号滚降因子为0.15～0.3，调制方式为BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、32QAM、64QAM、128QAM；
信道编码为LDPC或RS编码。
5.根据权利要求1所述的一种E波段毫米波点到多点传输方法，其特征在于：步骤S213所述的毫米波的帧结构包括前导符号、控制符号、数据符号、填充符号和以固定间隔***的导频符号；
前导符号由64个QPSK符号组成，用于时间频率同步；
控制符号由32个BPSK组成，用于控制调制、编码率、符号率。
6.一种E波段毫米波点到多点传输装置，其特征在于：包括发射端和与所述发射端相通讯的多个接收端；
所述发射端和所述接收端均包括：
多个10GE接口，用于提供信号输入输出接口；
多个信号处理模块，用于信号的转换、编解码、调制解调；
交换路由模块，用于业务数据的汇聚、分发；
多个射频模块，用于信号频移转换；
多个天线模块，用于无线收发信号；
时钟管理模块，用于提供同步时钟信号；
电源模块，用于提供电源；
配置管理模块，用于对电源模块、时钟管理模块、信号处理模块和射频模块进行控制；
POE接口，用于提供供电及以太网接口；
多个所述10GE接口均与交换路由模块相连，所述交换路由模块分别与多个所述信号处理模块相连，多个所述信号处理模块经与其对应的所述射频模块与多个所述天线模块一一对应相连；
所述信号处理模块、所述10GE接口、所述射频模块还分别与所述配置管理模块相连。
7.根据权利要求6所述的一种E波段毫米波点到多点传输装置，其特征在于：所述天线模块的天线面设置成可同时支持2-6个通道的多角度并行传输安置方式。
8.根据权利要求6所述的一种E波段毫米波点到多点传输装置，其特征在于：所述交换路由模块的业务接口经过万兆接口转换芯片，将SFP+转换为XAUI，与信号处理模块相连。
9.根据权利要求6所述的一种E波段毫米波点到多点传输装置，其特征在于：所述信号处理模块与所述射频模块之间的接口为SMA；所述射频模块与所述天线模块之间的接口为波导。
10.根据权利要求6所述的一种E波段毫米波点到多点传输装置，其特征在于：所述信号处理模块上搭载有DAC转换器、ADC转换器、编码器、解码器、滤波器和调制解调器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20230328 |