一种多码率数据无线传输系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多码率数据无线传输系统，该系统包括晶体振荡器、时钟产生电路、数字发射链路、射频前端和数字接收链路；其中，晶体振荡器产生初始时钟；时钟产生电路对初始时钟进行分频，获得第一时钟、第二时钟和第三时钟；数字发射链路采用第二时钟对数据进行组帧处理，再采用第一时钟进行过采样和数字调制处理；射频前端用于数模转换数字调制产生的正交数据，并经处理后发送至信道，还用于处理接收到的载波调制信号，并经模数转换器调制器处理得到串行正交数据；数字接收链路采用初始时钟对串行数据进行下变频，再采用第三时钟进行抽取滤波和解调处理，并采用第一时钟进行数据恢复。本发明专利技术的码率调节范围大，且复杂度低，灵活性更高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信，尤其涉及一种可根据实际需要对码率进行设置的数据无线传输系统。
技术介绍
随着通信技术、无线传感网技术和半导体技术的飞速发展，无线通信技术已经成为新的热门研究点，引起了人们的极大关注。无线通信技术在工业、民用等领域有着广泛的研究和应用，如无线智能家居、无线点菜、无线数据采集、无线设备管理等，无线通信技术的应用范围逐渐增加，并日趋走向成熟。无线通信系统中，要发送的数据通常以二进制数据流的形式存在，其目标是将这些数据通过给定的通信信道可靠地传输到目的地加以利用。由于信道的带通特性，不能直接对基带信号进行传送，因为数字基带信号有丰富的低频分量，需要对数字基带信号进行载波调制，使之变成频率较高的带通信号，从而适合在带通信道中传输。目前，广泛应用的调制方式为频移键控(Frequency-shiftkeying，FSK)调制，FSK调制实现简单，抗噪声和抗衰落性能较好。FSK调制是利用载波的频率变化来传递二进制信息，它可以表示为：S0=2Eb/Tbcos[2π(fc-fd)t],0<t<Tb,(0′′′′)S1=2Eb/Tbcos[2π(fc+fd)t],0<t<Tb,(1′′′′)]]>式中，fc表示载波频率，fd表示频率偏移，Eb表示单位比特能量，而Tb表示比特周期。在常见的FSK调制电路中，由两个频率振荡器产生所需要的两个频率信号，根据要发送的数据序列选择两个频率信号中的一个进行输出。此类调制电路无记忆能力，它们的相位是不连续的，而且从一个振荡器的输出切换到另一个振荡器的输出会造成信号频谱中出现较大的旁瓣，采用此种方式进行调制需要较宽的频带。为了避免调制信号中出现较大的频谱旁瓣，在调制过程中使载波的频率变化连续，所得的调制信号的相位也连续，称为连续相位频移键控(Continuous-PhaseFrequencyShiftKeying,CPFSK)。CPFSK调制主要通过直接数字频率调制电路来实现，首先将基带信号映射为频率控制字，在时钟作用下对频率控制字进行累加，得到相位；然后，通过数字电路求得相位所对应的正余弦值；最后，数模转换器将正余弦值转换为模拟信号，通过混频器电路与载波信号混频，从而实现载波调制。常见接收机结构主要有超外差结构、零中频结构和数字中频结构，其中超外差结构是使用最广泛的接收机结构，但是越来越多的接收机采用了数字中频结构。数字电路设计简单，便于集成，随着数字信号处理技术的发展，越来越多的模拟电路被数字电路所取代。与超外差结构中的中频链路采用模拟电路处理不同，数字中频结构将中频链路放在数字域进行处理，模数转换器对中频信号进行采样，然后进行数字下变频，经低通滤波器滤波后进行解调。和超外差结构相比，数字中频结构减少了模拟电路的运用，便于系统的集成。现有无线通信系统时钟的获取是对晶体振荡器或者锁相环进行分频，得到一种或者几种特定的时钟频率，从而使系统具有一种或者几种码率。而如今处理器型号多种多样，处理速度也各有不同，在处理器和无线通信芯片共存的系统中，会造成处理速度不匹配的问题；而且在不同场合，所需要的数据传输速率不同，往往需要根据系统要求采用不同数据传输速率的无线通信芯片。因此采用码率大范围可调的数据无线传输系统，对无线通信系统的发展起着重要作用。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术针对现有技术存在的问题，提供一种多码率数据无线传输系统，该系统的码率可大范围调节，且复杂度低，灵活性更高。技术方案：本专利技术所述的多码率数据无线传输系统包括：晶体振荡器，用于产生初始时钟信号；时钟产生电路，用于根据设置的码率控制字，对所述初始时钟信号进行小数分频得到第一时钟信号，再根据设置的过采样倍数，对所述第一时钟信号进行整数分频得到第二时钟信号；还用于根据设置的抽取倍数，对所述初始时钟信号进行整数分频得到第三时钟信号；数字发射链路，用于采用所述第二时钟信号，对需要发送的数据进行组帧处理，再采用所述第一时钟信号进行过采样和数字调制处理；射频前端，用于对数字调制处理后的数据进行数模转换，并经上混频和功率放大后发送至信道；还用于处理接收到的载波信号，并进行模数转换；数字接收链路，用于采用所述初始时钟信号，对射频前端调制器发送的串行数据进行下变频处理，再采用所述第三时钟信号进行抽取滤波和解调处理，之后采用所述第一时钟信号进行数据恢复处理。进一步的，所述时钟产生电路具体包括：第一设置模块，用于设置码率控制字和过采样倍数；第二设置模块，用于设置抽取倍数；小数分频器，用于根据所述第一设置模块设置的码率控制字，对所述初始时钟信号进行小数分频得到第一时钟信号；其中，所述第一时钟信号的频率f1为：式中，fxosc表示初始时钟信号的频率，REG_Rdecimal表示码率控制字小数部分，REG_Rinteger表示码率控制字整数部分，m表示码率控制字小数部分的位数；第一整数分频器，用于根据所述第一设置模块设置的过采样倍数N，对所述第一时钟信号进行整数分频得到第二时钟信号；其中，所述第二时钟信号的频率f2为：f2=f1N]]>第二整数分频器，用于根据所述第二设置模块设置的抽取倍数D，对所述初始时钟信号进行整数分频得到第三时钟信号；其中，所述第三时钟信号的频率f3为：f3=fxoscD.]]>进一步的，所述数字发射链路具体包括：组帧器，用于采用所述第二时钟信号，对需要发送的数据进行组帧；过采样器，用于采用所述第一时钟信号，对组帧处理后的数据进行过采样；数字调制器，用于采用所述第一时钟信号，对过采样的数据进行数字调制处理。进一步的，所述射频前端具体包括：数模转换器，用于对数字调制处理后的数据进行数模转换；上混频器，用于将数模转换后的信号和载波信号进行混频处理；功率放大器，用于放大载波调制信号；低噪声放大器，用于将接收到的载波调制信号进行放大处理；下混频器，用于将载波调制信号下变频至中频；带通滤波器，用于滤除中频外的噪声；Sigma-DeltaADC调制器，用于将模拟中频信号转换为串行数字信号。进一步的，所述数字接收链路具体包括：数字下变频器，用于采用所述初始时钟信号，对射频前端调制器发送的串行数据进行下变频处理；移位抽取滤波器，用于采用所述第三时钟信号，对下变频处理后的数据进行移位抽取滤波；解调器，用于采用所述第三时钟信号，对抽取滤波后的数据进行解调；数据恢复器，用于采用所述第一时钟信号，对解调后的数据进行数据恢复处理。进一步的，所述第一整数分频器和所述第二整数分频器，均是以计数方式实现分频，所得第二时钟信号和第三时钟信号的高电平维持时间为晶体振荡器产生的初始时钟信号的一个周期。进一步的，所述抽取滤波器采用多级CIC抽取滤波器电路，用于根据不同抽取倍数，对输入信号进行移位抽取滤波处理，其中，向高位移位的位数为小于M-(nlog2D+Bin)的最大正整数，式中，Bin为抽取滤波电路的输入数据位数，D为抽取滤波器的抽取倍数，n为抽取滤波器的级数，M为抽取倍数最大时CIC滤波器的位宽，即M为大于nlog2Dmax+Bin的最小正整数，Dmax为抽取倍数最本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多码率数据无线传输系统，其特征在于该系统包括：晶体振荡器，用于产生初始时钟信号；时钟产生电路，用于根据设置的码率控制字，对所述初始时钟信号进行小数分频得到第一时钟信号，再根据设置的过采样倍数，对所述第一时钟信号进行整数分频得到第二时钟信号；还用于根据设置的抽取倍数，对所述初始时钟信号进行整数分频得到第三时钟信号；数字发射链路，用于采用所述第二时钟信号，对需要发送的数据进行组帧处理，再采用所述第一时钟信号进行过采样和数字调制处理；射频前端，用于对数字调制处理后的数据进行数模转换，并经上混频和功率放大后发送至信道；还用于处理接收到的载波信号，并进行模数转换；数字接收链路，用于采用所述初始时钟信号，对射频前端调制器发送的串行数据进行下变频处理，再采用所述第三时钟信号进行抽取滤波和解调处理，之后采用所述第一时钟信号进行数据恢复处理。

【技术特征摘要】
1.一种多码率数据无线传输系统，其特征在于该系统包括：晶体振荡器，用于产生初始时钟信号；时钟产生电路，用于根据设置的码率控制字，对所述初始时钟信号进行小数分频得到第一时钟信号，再根据设置的过采样倍数，对所述第一时钟信号进行整数分频得到第二时钟信号；还用于根据设置的抽取倍数，对所述初始时钟信号进行整数分频得到第三时钟信号；数字发射链路，用于采用所述第二时钟信号，对需要发送的数据进行组帧处理，再采用所述第一时钟信号进行过采样和数字调制处理；射频前端，用于对数字调制处理后的数据进行数模转换，并经上混频和功率放大后发送至信道；还用于处理接收到的载波信号，并进行模数转换；数字接收链路，用于采用所述初始时钟信号，对射频前端调制器发送的串行数据进行下变频处理，再采用所述第三时钟信号进行抽取滤波和解调处理，之后采用所述第一时钟信号进行数据恢复处理。2.根据权利要求1所述的多码率数据无线传输系统，其特征在于：所述时钟产生电路具体包括：第一设置模块，用于设置码率控制字和过采样倍数；第二设置模块，用于设置抽取倍数；小数分频器，用于根据所述第一设置模块设置的码率控制字，对所述初始时钟信号进行小数分频得到第一时钟信号；第一整数分频器，用于根据所述第一设置模块设置的过采样倍数N，对所述第一时钟信号进行整数分频得到第二时钟信号；第二整数分频器，用于根据所述第二设置模块设置的抽取倍数D，对所述初始时钟信号进行整数分频得到第三时钟信号。3.根据权利要求2所述的多码率数据无线传输系统，其特征在于：所述第一时钟信号的频率f1为：式中，fxosc表示初始时钟信号的频率，REG_Rdecimal表示码率控制字小数部分，REG_Rinteger表示码率控制字整数部分，m表示码率控制字小数部分的位数；所述第二时钟信号的频率f2为：f2=f1N]]>所述第三时钟信号的频率f3为：f3=fxoscD.]]>4.根据权利要求1所述的多码率数据无线传输系统，其特征在于：所述数字发射链路具体包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：张萌，刘俊，郭仲亚，陈子洋，罗文东，童游，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32