专利名称：一种单个载体中多种电磁设备间同时同频工作的方法
技术领域：
本发明涉及多设备通信。具体而言，本发明涉及面积或体积有限的系统内多设备同频同时与外部通信。
背景技术：
在一个体积有限或面积有限的系统(如飞机、航空母舰、导弹)中，有多个发射接收电磁波的设备，如通信设备、导航设备。由于各个设备同处一个频段，部分设备的工作频点重合，各个设备的有效发射信号及杂谐波信号非常容易进入其他设备的接收信道，加上本身设备接收的所需信号，这些信号会发生交叉调制、相互调制、强信号抑制弱信号的接收等。通常情况下会降低设备的灵敏度，增加误码率，设备性能下降；严重情况下，设备的接收信道堵塞，设备功能完全丧失，甚至烧毁接收机前端。如何让这些设备在有限的空间和复杂的电磁环境中正常工作，始终是需要不断解决的问题。图I不失一般性的表示了有限系统的通信模式系统平台、各种设备、各设备的通信对象。若设备通信采取FDD模式，则/η1 Φ Zn2 ;若设备i采取TDD，则/nl=/n2。现有的解决电磁兼容问题的方法主要有
(a)频分复用技术这是无线电通信设备最常用的电磁兼容设计技术，要求同一系统中各个设备同时工作的频率均不相同，并且各工作频点最好有一定的间隔。通常后研制的设备在设计时为了避开已有设备的影响，会避开已有设备工作带宽内的频点，并预留一定的保护频带。在图I中，若设备m和设备η采取频分复用技术,则Z1ml幸fnl, fm2幸/n2。(b)杂谐波带外抑制技术为了抑制设备间的边带干扰，降低无用信号的交叉和相互调制幅度，仅仅采用频分复用措施是不够的，还需要对发射频谱进行优化设计，常用技术包括基带成型技术和射频滤波等。根据理论计算和工程经验，一般带外抑制达到60dB以上，设备间的干扰会减小，满足设备使用。(C)时分复用技术这是一种简单有效的电磁兼容设计方式。当同一平台的多个设备工作在同一频段时，可以米取闭锁方式来实现兼容工作。即在一个设备发射时，输出闭锁信号给其他设备，禁止其他设备工作；发射完成后，输出解锁信号，恢复其他设备的工作。 图I中,若设备m和设备η采取时分复用技术,则/ml=/nl，现有的电磁兼容解决方法，它们存在的缺点是
(a)上述第一种方法，频谱利用率相对较低；频谱的分配管理复杂；研发新设备、系统扩展必须要考虑频谱的限制。(b)上述第二种方法，当系统中设备较多、工作频点间隔小时，对滤波器的要求很高，并且严重增加系统的负担。(C)上述第三种方法，会影响到其他设备的正常使用，只能作为电磁兼容设计的补充技术，不能作为实时性要求高的设备的电磁兼容设计手段
发明内容
i 运{0,1, ··' k — I}
.是发射天线的发射功率；TS是数据—个符号的周期；fO表示信号传输的载波本发明的目的是提供一种新的频率复用方式，按照本发明的方法进行通信可以消除来自同一系统的同频干扰，使系统中各个设备的工作频带可以相同，或部分重叠，或相邻，能够极大地提高频谱利用率，降低对杂谐波带外抑制技术的要求，降低系统升级、扩展的难度。本发明的应用场景如图2所示，单个载体模块I表示一个面积或体积有限的独立系统，如船、飞机、车、方舱等。设备I模块2、设备2模块3、设备#模块4代表在独立系统中工作的多个收发电磁波的设备。模块8、10、12分别为设备1、2、#的发射天线，模块9、11、 13分别为设备1、2、#的接收天线。对象I模块5、对象2模块6、对象#模块7分别表示与设备1、2、#通信的对象，模块14、15、16分别为对象1、2、#的收发天线。为了方便后文说明，单个载体中的各设备在这里采取了收发天线分离的模式，在实际应用中，可以通过环形器将收发天线合为一根。各设备之间的连线表示各设备的数字接口、模拟接口要相互连接， 用以传输各设备的数字信号和射频信号。本发明与传统通信方法不同之处就在于，各设备同时工作，通信频带均为f,，即工作频带相同、部分相同或相邻。本发明提供的频率复用方法，包括发射流程和接收流程，如图3所示，其中关键部分在于接收流程的模拟干扰抑制模块20和数字干扰抑制模块23。本发明的发射流程，以设备I为例，包括下面的步骤
步骤I设备I要发送的数据经过基带信号处理模块17处理后，得到数字信号步骤2 将数字信号D1送往DAC模块18，以及通过设备间的数字接口模块26送至设备I及其他设备的数字干扰抑制模块23。步骤3 将D1数模转换，并送入射频信号处理模块19，使信号成为符合发射要求的信号J1。不失一般性，假设采取二进制相移键控(BPSK)调制，发射天线共发射左个数据符号，则可以表示为
(t) = ( Z D1 - iT5)eJ^^ I
\i=n/
其中，沉(·)表示取实部是设备I发射天线第i个符号持续时间内发射的符号
(即数字信号D1),
5频率；g(t)为基带成形脉冲。步骤4将送到发射天线模块8发射，同时将通过设备间的模拟接口模块25送
至设备I及其他设备的模拟干扰抑制模块20。经过以上步骤，就完成了设备I的发射流程。本发明的接收流程，以设备I为例，包括下面的步骤
步骤I设备I的接收天线模块9接收到的信号》i送入模拟干扰抑制模块20，与所有设备的射频发射信号儿(《=1，2……劝，进行模拟干扰抑制，尽量去除来自系统内部发射信号的干扰，得到信号I!。接收信号!T1包括通信对象发送的期望信号、系统内部的自干扰信号及噪声信号。 所以，简单起见，不考虑多径,F1可以表示为
权利要求
1.一种单个载体中的多种电磁设备间同时同频工作的方法，应用于一个独立的系统， 其特征在于，系统是体积有限或面积有限的。
2.根据权利要求I的一种单个载体中的多种电磁设备间同时同频工作的方法，其特征在于，所述系统中有多个设备，这些设备需要接收或发射电磁波。
3.根据权利要求2的一种单个载体中的多种电磁设备间同时同频工作的方法，其特征在于，所述用于接收或发射电磁波的各种收发电磁波设备的工作频带重合，或者部分重合， 或者相邻。
4.根据权利要求3的一种单个载体中的多种电磁设备间同时同频工作的方法，其特征在于，所述各收发电磁波的设备同时工作。
5.一种单个载体中的多种电磁设备间同时同频工作的方法，各设备的发射流程包括下面的步骤步骤I要发送的数据经过基带信号处理模块11处理后，得到数字信号；步骤2将数字信号送往DAC模块12，同时通过设备间的数字接口模块19分别送至各个设备的数字干扰抑制模块17 ；步骤3将数字信号数模转换，并送入射频信号处理模块3，使信号成为满足要求的射频信号；步骤4将射频信号送到发射天线模块8，同时通过设备间的模拟接口模块20分别送至各个设备的模拟干扰抑制模块14 ；经过以上步骤，就完成了某一设备的接收流程；其特征在于，步骤2和步骤4，将数字信号和模拟信号分别通过设备间的数字接口、模拟接口送至各个设备的数字干扰抑制模块和模拟干扰抑制模块。
6.—种单个载体中的多种电磁设备间同时同频工作的方法，各设备的接收流程包括下面的步骤步骤I接收天线模块9接收到的信号，送入模拟干扰抑制模块14，与所有设备的射频发射信号进行模拟干扰抑制；步骤2去除模拟干扰的信号送入射频信号处理模块15，进行射频处理以后，送入ADC 模块16，得到数字接收信号；步骤3数字接收信号送入数字干扰抑制模块17，与所有设备的数字发射信号进行数字干扰抑制；步骤4 去除数字干扰的信号送入基带信号处理模块18，进行基带信号的处理和判决，得到接收数据；经过以上步骤，就完成了某一设备的接收流程；其特征在于，步骤I和步骤3，利用各个设备的发射信号对接收信号进行模拟干扰抑制和数字干扰抑制。
7.一个采用单个载体中的多种电磁设备间同时同频工作方法的设备，其特征在于，除以前正常工作所需的装置外，还包括模拟接口和数字接口。
8.根据权利要求7所述的一个采用单个载体中的多种电磁设备间同时同频工作方法的设备，其特征在于，各设备的模拟接口用射频电缆相互连接，用来传输各个设备的射频发射信号。
9.根据权利要求7所述的一个采用单个载体中的多种电磁设备间同时同频工作方法的设备，其特征在于，各设备的数字接口用数字电缆相互连接，用来传输各个设备的数字发送信号。
全文摘要
本发明公开了一种单个载体中多种电磁设备间同时同频工作的方法。采用这种方法，面积有限或体积有限的单个载体内的多个设备可以在工作频段相同、部分重叠或相邻的情况下，同时收发电磁波，与外界正常通信。各设备需要增加数字接口和模拟接口，并且相互连接，用以传输各设备的发射信号。发射信号对接收信号的影响可以通过各设备的接收流程中增加模拟干扰抑制和数字干扰抑制去除。这种方法可以极大地提高频谱利用率，降低对杂谐波带外抑制技术的要求，降低系统升级、扩展的难度。
文档编号H04B15/00GK102594463SQ20121003507
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月16日 优先权日2012年2月16日
发明者全欣, 刘颖, 唐友喜 申请人:电子科技大学