一种多通道数据传输电台及其数据传输方法 【技术领域】
本发明涉及无线通讯领域， 特别涉及一种多通道数据传输电台及其数据传输方法。 背景技术
目前， 无线数据传输的主要设备是数据传输电台， 数据传输电台主要被用来承担 远程的数据采集工作。图 1 为现有技术的数据传输电台传输网络示意图， 如图 1 所示， 现有 技术的数据传输电台传输网络包括主站 101 和从属台 102， 一个主站 101 覆盖多个从属台 102， 其中， 主站 101 和从属台 102 均为数据传输电台， 但是职责略有差异， 具体地， 主站 101 负责对其覆盖下的从属台 102 进行数据的查询， 从属台 102 将数据发送回主站， 另外， 需要 说明的是， 在实际应用中， 主站和从属台还可能有信令的交互， 主站和从属台都涉及数据的 接收和发送过程。 在现有技术中， 主站和从属台均为单通道的数据传输电台， 当发送数据时， 数据经 调制后被发射给一个主台或从属台， 当接收数据时， 接收来自一个主台或从属台的数据然 后进行解调。 当主站和从属台进行通信时， 使用预先分配的某一个窄带频率资源， 采用轮询 点对点的通信模式进行。 例如， 在同一时刻上只能有一个从属台将数据发送回主站， 当下一 从属台需要发送数据时， 必须等待到下一时刻。 当主站覆盖下的从属台数量过多时， 轮询一 遍花费的时间就会很长， 假设访问一个从属台需要 0.5 秒， 轮询等待超时时间设定为 3 秒。 若系统包括有 100 个从属台， 则在所有从属台工作正常情况下的轮询周期是 0.5×100 ＝ 50 秒， 如果有一台从属台由于设备故障、 频率干扰等原因导致传输失败， 系统在此终端将等待 3 秒， 则轮询的最长周期可能是 3×100 ＝ 300 秒。
可见， 现有技术中数据传输电台的数据传输效率比较低。
发明内容 有鉴于此， 本发明提供一种多通道数据传输电台及其数据传输方法， 能够提高数 据传输效率。
为解决上述技术问题， 本发明的技术方案是这样实现的 ：
一种多通道数据传输电台， 该电台包括发送模块和接收模块， 其中，
发送模块用于并行发送 M 个发送通道上的数据， 接收模块用于并行接收 N 个接收 通道上的数据， 其中， M 和 N 为大于 1 的正整数。
所述发送模块包括 ： 串并转化单元、 M 路发送通道、 合成单元和射频单元， 其中， M 路发送通道并行连接在串并转化单元与合成单元之间， 每路发送通道结构相同， 每路发送 通道包括 ： 调制单元、 低通滤波单元、 上采样单元、 数字混频单元和数控振荡器， 其中，
串并转化单元分别与 M 路发送通道中的调制单元相连， 用于按照每个发送通道的 数据承载能力将一路串行数据转换为 M 路并行的数据， 并将每路数据分别发送至该路的调 制单元 ；
调制单元连接在串并转化单元和低通滤波单元之间， 用于对数据进行调制， 并将 调制后的数据发送至低通滤波单元 ；
低通滤波单元连接在调制单元和上采样单元之间， 用于对数据进行低通滤波， 并 将低通滤波后的数据发送至上采样单元 ；
上采样单元连接在低通滤波单元和数字混频单元之间， 用于对数据进行上采样， 并将经过上采样的数据发送至数字混频单元 ；
数控振荡器与数字混频单元相连， 用于产生正弦信号， 并发送至数字混频单元 ；
数字混频单元与上采样单元、 数控振荡器和合成单元相连， 用于对将来自上采样 单元的数据和来自数控振荡器的正弦信号进行数字混频， 并将数字混频后的信号发送至合 成单元 ；
合成单元分别与 M 路发送通道中的数字混频单元相连， 用于将 M 路的数字混频后 的信号合成为基带信号， 并将基带信号发送至射频单元 ；
射频单元与合成单元相连， 用于对基带信号进行载波调制， 并将载波调制后的信 号从空口发送出去。
该电台进一步包括承载能力确定单元， 载能力确定单元与串并转化单元相连， 用 于确定 M 路发送发送通道中每个发送通道的数据承载能力并发送至串并转化单元。
所述接收模块包括 ： 射频单元、 N 路接收通道、 并串转化单元， 其中， N 路接收通道 并行连接在射频单元与并串转化单元之间， 每路接收通道结构完全相同。每路接收通道包 括： 数控振荡器、 数字混频单元、 下采样单元、 低通滤波单元和解调单元 ； 其中，
射频单元分别与 N 路接收通道中的数字混频单元相连， 用于接收来自空口的数 据， 并将数据分别发送至 N 路接收通道中的每一路的数字混频单元 ；
数控振荡器与数字混频单元相连， 用于产生正弦信号， 并发送至数字混频单元 ；
数字混频单元与射频单元、 数控振荡器和下采样单元相连， 用于对将来自射频单 元的数据和来自数控振荡器的正弦信号进行数字混频， 并将数字混频后的信号发送至下采 样单元 ；
下采样单元连接在数字混频单元和低通滤波单元之间， 用于对数据进行下采样， 并将经过下采样的数据发送至低通滤波单元 ；
低通滤波单元连接在下采样单元和解调单元之间， 用于对数据进行低通滤波， 并 将低通滤波后的数据发送至解调单元 ；
解调单元连接在低通滤波单元和并串转化单元之间， 用于对数据进行解调， 并将 解调后的数据发送至并串转化单元 ；
并串转化单元分别与 N 路接收通道中的解调单元相连， 用于将 N 路并行的数据转 换为一路串行的数据。
一种数据传输方法， 该方法包括发送过程和接收过程，
发送过程包括 ： 并行发送 M 个发送通道上的数据， 接收过程包括 ： 并行接收 N 个接 收通道上的数据， 其中， M 和 N 为大于 1 的正整数。
所述并行发送 M 个发送通道上的数据的方法包括 ：
A、 按照每个发送通道的数据承载能力将一路串行数据转换为 M 路并行的数据， 并 将数据分别发送至每一发送通道 ；B、 在每一发送通道进行如下处理 ： B1、 对数据进行调制 ； B2、 对经调制后的数据进行低通滤波 ； B3、 对经低通滤波后的数据进行上采样 ； B3、 对经上采样数据和来自数控振荡器的正弦信号进行数字混频 ； C、 将 M 路的数字混频后的信号合成为基带信号 ； D、 对基带信号进行载波调制， 并将载波调制后的信号从空口发送出去。 步骤 A 之前进一步包括 ： 确定 M 路发送通道中每个发送通道的数据承载能力。 所述并行接收 N 个接收通道上的数据的方法包括 ： A、 接收来自空口的数据， 并将数据分别发送至 N 路接收通道中的每一接收通道 ； B、 在每一接收通道进行如下处理 ： B1、 对数据和来自数控振荡器的正弦信号进行数字混频 ； B2、 对数字混频后的信号进行下采样 ； B3、 对经下采样的数据进行低通滤波 ； B4、 对经低通滤波的数据进行解调 ；C、 将 N 路并行的解调后的数据转换为一路串行的数据。
根据本发明所提供的技术方案， 数据传输台可以并行发送 M 个发送通道上的数 据， 也可以并行接收 N 个接收通道上的数据， 这样， 单个主站或者从属台可以同时支持多个 通道， 一个主站可以同时接收多个接入的从属台发送的数据， 一个主站也同时向多个从属 台发送数据， 假设一个主站可以支持 N 个接收通道， 则接收数据的效率提高为原来的 N 倍。 可见， 根据本发明所提供的多通道数据传输电台及其数据传输方法， 能够提高数据传输效 率。 附图说明
图 1 为现有技术的数据传输电台传输网络示意图。
图 2 为本发明所提供的一种多通道数据传输电台的发送模块的结构示意图。
图 3 为本发明所提供的一种多通道数据传输电台的接收模块的结构示意图。 具体实施方式
为使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下参照附图并举实施例， 对 本发明所述方案作进一步地详细说明。
本发明所提供的多通道数据传输电台包括发送模块和接收模块， 其中， 发送模块 用于并行发送 M 个通道上的数据， 接收模块用于并行接收 N 个通道上的数据， 其中， M和N为 大于 1 的正整数。
下面， 分别对发送模块和接收模块进行详细介绍。
图 2 为本发明所提供的一种多通道数据传输电台的发送模块的结构示意图。如图 2 所示， 发送模块包括 ： 串并转化单元 201、 M 路发送通道、 合成单元 207 和射频单元 208， 其 中， M 路发送通道并行连接在串并转化单元 201 与合成单元 207 之间， 每路发送通道结构完 全相同。每路发送通道包括 ： 调制单元 202、 低通滤波单元 203、 上采样单元 204、 数字混频单元 205 和数控振荡器 206。
串并转化单元 201 分别与 M 路发送通道中的调制单元 202 相连， 用于按照每个通 道的数据承载能力将一路串行数据转换为 M 路并行的数据， 并将每路数据分别发送至该路 的调制单元 202。
每个通道的数据承载能力可根据每个通道的据传输数量、 网络空闲状态等因素计 算， 具体的计算方法可以参照现有技术中的相关内容。串并转化单元 201 可以根据预先计 算好的每个通道的数据承载能力进行转换， 数据承载能力也可以根据实际情况实时计算， 则发送模块可进一步包括承载能力确定单元 ( 图未示出 )， 承载能力确定单元与串并转化 单元 201 相连， 用于确定 M 路发送通道中每个发送通道的数据承载能力并发送至串并转化 单元 201。
调制单元 202 连接在串并转化单元 201 和低通滤波单元 203 之间， 用于对数据进 行调制， 并将调制后的数据发送至低通滤波单元 203。
现有技术中的单通道数据传输电台也包括用于对数据调制的调制单元， 图 2 所示 调制单元 202 与现有技术中的调制单元的功能相同。
低通滤波单元 203 连接在调制单元 202 和上采样单元 204 之间， 用于对数据进行 低通滤波， 并将低通滤波后的数据发送至上采样单元 204。 为了防止信号的带外泄漏， 需要将信号控制在一个比较窄的子带带宽内， 因此， 需 要进行低通滤波。低通滤波的具体方法可以参照现有技术中已有的多种低通滤波方法， 本 发明对低通滤波的具体方法没有限定。
上采样单元 204 连接在低通滤波单元 203 和数字混频单元 205 之间， 用于对数据 进行上采样， 并将经过上采样的数据发送至数字混频单元 205。
为了后续能够合成宽带的基带数据， 需要使得各个通道的数据都达到较高的采样 频率， 经上采样后， 数据可达到预先设定的较高的采样频率， 预先设定的采样频率的具体数 值视具体情况而定。
数控振荡器 206 与数字混频单元 205 相连， 用于产生正弦信号， 并发送至数字混频 单元 205。
数字混频单元 205 与上采样单元 204、 数控振荡器 206 和合成单元 207 相连， 用于 对将来自上采样单元 204 的数据和来自数控振荡器 206 的正弦信号进行数字混频， 并将数 字混频后的信号发送至合成单元 207。
数字混频单元 205 用于对数据进行数字的频谱搬移， 将数据的频谱从基带搬移至 该路通道所对应的子带上。其中， 数字混频的原理简单地说， 是对来自上采样单元 204 的数 据和来自数控振荡器 206 的正弦信号进行卷积。
合成单元 207 分别与 M 路发送通道中的数字混频单元 205 相连， 用于将 M 路的数 字混频后的信号合成为基带信号， 并将基带信号发送至射频单元 208。
合成单元 207 将来自每个子带的信号合成为宽带的基带信号， 合成的具体方法与 现有技术相同， 此处不再详述。
射频单元 208 与合成单元相连， 用于对基带信号进行载波调制， 并将载波调制后 的信号从空口发送出去。
至此， 对发送模块介绍完毕， 需要说明的是， M 的具体取值由硬件能力能其他因素
决定， 可以根据实际情况而调整。
下面， 对接收模块进行详细介绍， 接收过程与发送过程互逆。
图 3 为本发明所提供的一种多通道数据传输电台的接收模块的结构示意图。如图 3 所示， 接收模块包括 ： 射频单元 301、 N 路接收通道、 并串转化单元 307， 其中， N 路接收通道 并行连接在射频单元 301 与并串转化单元 307 之间， 每路接收通道结构完全相同。每路接 收通道包括 ： 数控振荡器 302、 数字混频单元 303、 下采样单元 304、 低通滤波单元 305 和解 调单元 306。
射频单元 301 分别与 N 路接收通道中的数字混频单元 303 相连， 用于接收来自空 口的数据， 并将数据分别发送至 N 路接收通道中的每一路的数字混频单元 303。
数控振荡器 302 与数字混频单元 303 相连， 用于产生正弦信号， 并发送至数字混频 单元 303。
数字混频单元 303 与射频单元 301、 数控振荡器 302 和下采样单元 304 相连， 用于 对将来自射频单元 301 的数据和来自数控振荡器 302 的正弦信号进行数字混频， 并将数字 混频后的信号发送至下采样单元 304。
数字混频单元 303 于对数据进行数字的频谱搬移， 将数据的频谱从子带搬移至基 带上。其中， 数字混频的原理简单地说， 是对来自射频单元 301 的数据和来自数控振荡器 302 的正弦信号进行卷积。 下采样单元 304 连接在数字混频单元 303 和低通滤波单元 305 之间， 用于对数据 进行下采样， 并将经过下采样的数据发送至低通滤波单元 305。
经下采样后， 数据的采样频率下降为基带的采样频率。
低通滤波单元 305 连接在下采样单元 304 和解调单元 306 之间， 用于对数据进行 低通滤波， 并将低通滤波后的数据发送至解调单元 306。
通过低通滤波， 选取出所需的频谱的信号。
解调单元 306 连接在低通滤波单元 305 和并串转化单元 307 之间， 用于对数据进 行解调， 并将解调后的数据发送至并串转化单元 307。
现有技术中的单通道数据传输电台也包括用于对数据解调的解调单元， 图 3 所示 解调单元 306 与现有技术中的解调单元的功能相同。
并串转化单元 307 分别与 N 路接收通道中的解调单元 306 相连， 用于将 N 路并行 的数据转换为一路串行的数据。
至此， 对接收模块介绍完毕， 需要说明的是， N 的具体取值由硬件能力能其他因素 决定， 可以根据实际情况而调整。
基于上述电台， 本发明所提供的一种数据传输方法， 包括发送过程和接收过程。
发送过程包括如下步骤 ：
步骤 A、 按照每个发送通道的数据承载能力将一路串行数据转换为 M 路并行的数 据， 并将数据分别发送至每一发送通道 ；
步骤 B、 在每一发送通道进行如下处理 ：
步骤 B1、 对数据进行调制 ；
步骤 B2、 对经调制后的数据进行低通滤波 ；
步骤 B3、 对经低通滤波后的数据进行上采样 ；；
步骤 B3、 对经上采样数据和来自数控振荡器的正弦信号进行数字混频 ； 步骤 C、 将 M 路的数字混频后的信号合成为基带信号 ； 步骤 D、 对基带信号进行载波调制， 并将载波调制后的信号从空口发送出去。 步骤 A 之前进一步包括 ： 确定 M 路发送通道中每个发送通道的数据承载能力。 接收过程包括如下步骤 ： 步骤 A、 接收来自空口的数据， 并将数据分别发送至 N 路接收通道中的每一接收通道； 步骤 B、 在每一接收通道进行如下处理 ：
步骤 B1、 对数据和来自数控振荡器的正弦信号进行数字混频 ；
步骤 B2、 对数字混频后的信号进行下采样 ；
步骤 B3、 对经下采样的数据进行低通滤波 ；
步骤 B4、 对经低通滤波的数据进行解调 ；
步骤 C、 将 N 路并行的解调后的数据转换为一路串行的数据。
方法部分的内容可参照图 2 和图 3 所示装置部分的介绍， 此处不再赘述。
综上， 在本发明中， 数据传输台可以并行发送 M 个发送通道上的数据， 也可以并行 接收 N 个接收通道上的数据， 这样， 单个主站或者从属台可以同时支持多个通道， 一个主站 可以同时接收多个接入的从属台发送的数据， 一个主站也同时向多个从属台发送数据， 假 设一个主站可以支持 N 个接收通道， 则接收数据的效率提高为原来的 N 倍。可见， 根据本发 明所提供的多通道数据传输电台及其数据传输方法， 能够提高数据传输效率。
另外， 本发明所提供的多通道数据传输电台和数据传输方法的常见应用场景为中 频， 采用本发明的技术方案可使得多个接收通道或发射通道的数据在中频聚合和分离， 并 共享一个宽带的射频单元。
以上所述， 仅为本发明的较佳实施例而已， 并非用于限定本发明的保护范围。 凡在 本发明的精神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护 范围之内。