[实用新型]宽带无线传输系统、发射器和接收器

说明书

技术领域

本实用新型涉及宽带无线通信领域，尤其涉及一种高速移动环境下的宽带无线传输系统、发射器和接收器。

背景技术

随着经济发展和科技进步，人们乘坐长途客车、地铁、火车等公共交通工具出行日益频繁，交通工具的运行速度越来越快，高速公路上客车速度最高可达120km/h，地铁运行速度一般达80km/h，高铁列车速度可达250km/h以上，磁悬浮列车速度可达600km/h。在交通车辆高速运行中，如何为在途旅客提供更好更快的上网、收发邮件等服务，如何将车内信息及行车状态实时传输到地面以保证行车安全，这都对宽带无线传输技术提出了更高的要求。

高速移动条件下宽带无线传输主要解决“双高”问题—高速移动、高速数据传输。目前国内外各公司应用于车地间宽带无线通信系统的技术主要有：WiFi、WiMAX、LTE，其物理层均采用正交频分复用（OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）传输技术。交通车辆高速运行于复杂多变的地理环境中，无线通信电波传播环境十分复杂，无线电波传播为多种反射与直射的叠加结果，多径效应明显，车辆高速运动将会使接收信号产生严重的多普勒频移及扩展。OFDM技术依靠循环前缀可以有效对抗多径传播引起的码间干扰，高速移动对其主要影响如下：

1.子载波间的干扰问题（ICI：Inter-Carrier Interference）

对相位噪声和载波频偏十分敏感这是OFDM技术一个非常致命的缺点，整个OFDM系统对各个子载波之间的正交性要求格外严格，任何一点小的载波频偏都会破坏子载波之间的正交性，引起ICI，同样，相位噪声也会导致码元星座点的旋转、扩散，从而形成ICI。而单载波系统就没有这个问题，相位噪声和载波频偏仅仅是降低了接收到的信噪比SNR，而不会引起互相之间的干扰。当车辆高速移动时，多普勒频移和多普勒扩展明显，使OFDM系统子载波间的正交性遭到破坏，子载波间干扰将使OFDM系统性能急剧下降。

WiFi、WiMAX及LTE中均依靠子载波间的间隔来减小ICI的影响，一般认为频偏为子载波间隔2%以下时可以忽略，2%-4%间时有一定影响，超过4%时影响较大。

2.信道估计问题

OFDM的子载波采用PSK调制或QAM调制方式，接收端采用相干检测方式，而相干检测需要精确的信道信息。车辆的高速运动以及地理环境的变化，使得无线传输信道的信道参数随时间快速变化，很难进行精确的信道估计，现有的信道估计算法的误差随车辆运动速度上升而增大，这也是限制OFDM在车地间通信的主要原因。

WiFi、WiMAX及LTE中采用的基于导频的传统信道估计技术，在高速移动条件下，传输信道快速变化，信道估计的精度下降，使得通信性能急剧下降。

由于以上原因，WiFi、WiMAX及LTE的性能均随着移动速度的上升而下降，WiFi最高支持80Km/h移动速度，传输速率降为约10Mbps，WiMAX在120km/h移动速度下，传输速率约为8Mbps，LTE的能够为350km/h时高速移动用户提供大约100kbps的接入服务。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高速移动环境下的宽带无线传输系统、发射器和接收器，其能够克服多径传播引起的码间干扰和高速移动带来的多普勒频偏，由于无需进行信道估计、因而大大简化接收硬件结构。

本实用新型的原理是：发射端串行输入的高速基带信号经过串并转换，转换成低速并行基带信号，然后进行多频率差分调制（MFDM）映射，将时域基带信号转换成频域基带信号，再经逆快速傅立叶变换（IFFT）转换回时间域，经插入循环前缀（CP）及并串转换后，送射频模块到天线发送出去；接收端将天线接收信号经射频模块转换成数字基带信号，经过同步模块实现位帧同步，然后串并转换并去循环前缀（CP），送快速傅立叶变换（FFT）模块转换成频率域基带信号，再经多频率差分调制（MFDM）解映射，恢复出时域基带信息。

本实用新型一种宽带无线传输系统，包括发射端和接收端；

所述发射端包括编码模块、发射串并转换模块、MFDM调制模块、IFFT模块、CP插入模块、并串转换模块和发射射频模块；其中，

编码模块：将用户待传输的信号进行编码；

发射串并转换模块：根据OFDM子载波的调制阶数将编码模块输出的串行数字基带信号转换成速率较低的并行数字基带信号；