機載通信鏈路數據統計裝置的製作方法

2023-05-19 18:57:01 2

專利名稱：機載通信鏈路數據統計裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信領域中一種通信鏈路數據統計裝置，它依靠自身的電路和程序， 對通信鏈路的狀態進行監測和記錄，特別適用於輕型化設計的機載通信設備，對通信鏈路狀態進行實時監控，和對各工作模塊取得的測試數據進行記錄。
背景技術：
地空通信為典型的高動態、低仰角、低萊斯因子信道，飛機高速運動引起信道時變、碼間幹擾、誤碼率惡化、都卜勒頻移等。傳統的機載通信設備對信道通信狀況的監控需要藉助各種測試儀器，例如頻譜儀、示波器、誤碼儀等。而追求輕型化的機載通信發展趨勢，使飛機攜帶各種儀器是不切合實際的。

發明內容
本發明的目的在於避免上述背景技術中的不足之處而提供一種適用於機載通信的，實時監控通信鏈路狀態和各工作單元狀態的數據統計技術。本發明利用採集到的各工作模塊的測試數據，通過特殊協議，以串口方式發送到PC，通過監視軟體實時地顯示並記錄鏈路狀態和控制信息，包括兩路分集信號頻譜、兩路分集信號SNR估計值、兩路分集信號接收電平，均衡後眼圖，傳輸速率，誤碼率和兩端通信設備所處GPS方位，通信距離等；也可將以上信息將記錄在資料庫中，供後續研究。而且此項技術還具有利用自身的電路和程序， 不需額外增加電路的特點。本發明的目的是這樣實現的它包括監控器1、復分接器2、解調器3、數據協議轉換模塊4、串並變換模塊5、組幀及協議轉換模塊6、串口輸出模塊7和控制模塊8，還包括組幀及協議轉換模塊6 ；其中監控器1的出埠 1與復分接器2入埠 1相連，將監控器採集到的兩端通信設備的GPS信息和接收電平信息傳送給復分接器2 ；復分接器2的出埠 2與解調器3的入埠 1相連， 復分接器2將計算得出的數據傳輸量、誤碼數、幀失步信號和通信距離信息加入到監控器傳送的數據信息中，合併成一路數據流送給解調器3 ；解調器3的出埠 2與數據協議轉換模塊4的入埠 1相連，在數據協議轉換模塊4中將復分接器2送來的帶有協議的信息轉換為可用數據；解調器3的出埠 3、4、5、6、7、8分別與組幀及協議轉換模塊6的入埠 9、 10、11、12、13、14相連，分別將解調器3採集到的兩路分集信號頻譜、兩路信噪比、一路傳輸速率和一路解調後眼圖送給組幀及協議轉換模塊6 ；數據協議轉換模塊4的出埠 2、3分別與串並變換模塊5的入埠 1、2相連，分別將使能和串行的數據送入串並變換模塊進行串並變換；串並變換模塊5的出埠 3、4、5、6、7、8、9、10分別與組幀及協議轉換模塊6的入埠 1、2、3、4、5、6、7、8相連，分別將並行的兩端GPS信息、兩路接收電平、一路數據傳輸量、一路誤碼數、一路幀失步信號和一路通信距離數據送入組幀及協議轉換模塊6 ；組幀及協議轉換模塊6的入埠 15與控制模塊8的出埠 1相連，得到組幀時所需的控制信號， 組幀及協議轉換模塊6的出埠 16與串口輸出模塊7的入埠 1相連，組幀及協議轉換模
4塊6將入埠 1至15輸入的並行信號變換為串行信號，再將數據轉換為符合串口協議的形式，輸出給串口輸出模塊7 ；輸出模塊7的出埠 2將帶有串口協議的數據信息輸出。所述的組幀及協議轉換模塊6包括並串單元60、寫控制單元61、讀控制及組幀單元62、雙口 RAM單元63、改換串口協議單元64 ；其中並串單元60的入埠 1至8分別與串並變換模塊5的出埠 3至10相連，接並串單元60的輸入埠 9至14腳分別與解調器3 的出埠 3 8相連，接並串單元60的入埠 15與控制模塊8的出埠 1腳相連，將各種並行通信鏈路狀態信息在控制信號下轉換成串行數據流；寫控制模塊61的入埠 1與並串單元60的出埠 16相連，接收有效數據，寫控制單元61的入埠 2與改換串口協議單元 64的出埠 6相連，作為寫控制模塊61的工作使能信號，寫控制模塊61的入埠 3與控制模塊8的出埠 1腳相連，作為寫控制模塊61的清零信號，寫控制模塊61的出埠 4分別與讀控制及組幀單元62的入埠 2和改換串口協議單元64的入埠 3相連，作為讀控制及組幀單元62和串口協議單元64的工作使能信號，寫控制模塊61的出埠 5與雙口 RAM 單元63的入埠 1相連，將有效數據送入RAM中，寫控制模塊61的出埠 6與雙口 RAM單元63的入埠 2相連，作為RAM的寫使能信號，寫控制模塊61的出埠 7與雙口 RAM單元 63的入埠 3相連，作為RAM的寫地址；讀控制及組幀單元62的入埠 1與雙口 RAM單元 63的出埠 6相連，將RAM讀出的數據送入讀控制及組幀單元62，讀控制及組幀單元62的入埠 3與改換串口協議單元64的出埠 7相連，用來控制讀控制及組幀單元62的讀使能信號，讀控制及組幀單元62的入埠 4與控制模塊8的出埠 1相連，作為讀控制及組幀單元62的清零信號，讀控制及組幀單元62的出埠 5與雙口 RAM單元63的入埠 4相連，作為RAM的讀使能信號，讀控制及組幀單元62的出埠 6與雙口 RAM單元63的入埠 5相連，作為RAM的讀地址，讀控制及組幀單元62的出埠 7和8分別與改換串口協議單元64的入埠 1和2相連，將帶有協議的單比特數據流和數據流使能分別送入串口協議單元64進行數據的串口協議轉換；改換串口協議單元64的入埠 4與控制模塊8的出埠 1相連，作為改換串口協議單元64的清零信號，改換串口協議單元64的出埠 5與串口輸出模塊7的入口端1腳相連，將帶有串口協議的數據信息輸出。本發明相比背景技術具有如下優點1.本發明採用特殊協議，將採集到的各工作模塊的測試數據通過串口方式發送到 PC，具有準確性。2.本發明可監測機載設備諸多信息，例如；兩路分集信號頻譜、SNR估計值、接收電平，均衡後眼圖，傳輸速率，誤碼率和兩端通信設備所處GPS方位，通信距離等，具有信息容量大的特點。3.本發明採用高速晶振驅動，從信號採集到送PC用時很短，每秒鐘更新數據一次，具有實時性。4.本發明依靠設備自身的電路和程序，不需額外增加電路，具有較低的系統開銷， 適用於輕型化機載設備。5.本發明電路部件採用一片FPGA器件製作，可靈活地修改、配置工作參數，具有集成化程度高、體積小、重量輕、性能穩定可靠的優點，採用全數字方法實現，使設備的結構大大簡化，成本顯著降低。


圖1是本發明電原理方框圖。圖2是本發明組幀及協議轉換模塊6實施例的電原理圖。
具體實施例方式參照圖1至圖2，本發明由監控器1、復分接器、解調器3、數據協議轉換模塊4、串並變換模塊5、組幀及協議轉換模塊6、串口輸出模塊7、控制模塊8組成。圖1是本發明的電原理方框圖，實施例按圖1連接線路。本發明中的監控器1對通信設備所處GPS方位，兩路分集接收電平信號進行採集， 按某種協議方式處理數據，將信息數據變換成單比特數據流，再通過母板連線傳送給復分接器2。本發明中的復分接器2首先對數據傳輸量、誤碼個數、幀失步信號、通信距離信息進行採集，還要將監控器傳送來的數據還原，再將監控器1和復分接器2的採集數據合併成一路，按某種協議送給解調器3。本發明中的解調器3對兩路分集信號的信噪比進行計算，得出SNR估計值，然後採集兩路分集信號SNR估計值、兩路分集信號頻譜、均衡後眼圖數據、傳輸速率信息。本發明中的數據協議轉換模塊4，將復分接器2按某種協議送給解調器3的單比特數據進行協議轉換，得到串行的多比特有效數據信息。本發明中的串並變換模塊5，將模塊4輸出的串行有效數據信息轉換為並行數據。本發明中的組幀及協議轉換模塊6，將上述模塊採集到的各種信息(兩端通信設備所處GPS方位、兩路分集接收電平信號、數據傳輸量、誤碼個數、幀失步信號、通信距離兩路分集信號SNR估計值、兩路分集信號頻譜、均衡後眼圖數據、傳輸速率信息)按某種協議處理，存入RAM中，按大約每秒一次的更新速率從RAM讀出，再轉換成符合串口協議的 115. 2kHz的數據流，輸出數據。本發明中的串口輸出模塊7，將符合串口協議的115.2kHz的數據流輸出。本發明中的控制模塊8，產生一秒鐘一次的使能信號，用於控制組幀及協議轉換模塊6中的工作時序。本發明簡要工作原理如下監控器1收集從GPS傳來的設備GPS方位信號，從射頻單元傳來的接收電平信號， 將信息數據變換成按某種協議方式處理的單比特數據流，送給復分接器2。在復分接器2 中，首先將監控器傳送來的數據還原，其次統計自身的每秒鐘的數據傳輸量、誤碼個數、幀失步次數，並通過GPS方位信號計算出通信距離，最後將監控器1和復分接器2要上報的數據合併成一路，並變換成單比特數據流送給解調器3。解調器3對兩路分集信號的信噪比進行計算，得出SNR估計值，然後將兩路SNR估計值、兩路分集信號頻譜、一路後眼圖數據、 一路傳輸速率信息並行的送入組幀及協議轉換模塊6，同時在解調器3中，將復分接器2要上報來的數據轉發給協議轉換模塊4。在協議轉換模塊4中，將復分接器2上報來的單比特數據，轉換成串行的多比特有效數據信息，送入串並變換模塊5，再將串行數據轉換為多路並行數據，同解調器的上報數據一起送入組幀及協議轉換模塊6。在組幀及協議轉換模塊6中將上述各種並行數據，送入並串單元60，按某種協議轉換成串行數據，送入寫控制單元61。在寫控制單元61中，根據控制模塊8送來的每秒清零信號和改換串口協議單元64 送來的寫允許信號，產生雙口 RAM單元63的寫使能信號和寫地址信號，並使上報數據與寫地址對應，同時還產生讀控制及組幀單元62的讀允許信號。讀控制及組幀單元62在根據讀允許信號和模塊8送來的每秒清零信號，產生雙口 RAM單元63的讀使能信號和讀地址信號。雙口 RAM單元63在上述信號的控制下，將協議數據從RAM讀出，並送到讀控制及組幀單元62。讀控制及組幀單元62在由改換串口協議單元64產生的讀使能信號控制下，使多比特的上報數據轉換成單比特數據流，並產生單比特數據流使能信號，同時送給改換串口協議單元64。串口協議單元64在模塊8送來的每秒清零信號和讀控制及組幀單元62送來得讀允許信號下，將上報的單比特數據流，轉換成符合串口協議的的數據流，再通過串口輸出模塊7輸出。本發明安裝結構如下把圖1中監控器1、復分接器、解調器3，三塊電路板安裝在一個長、寬、高為 433 X 256 X 194mm的機箱內，三塊電路板之間的聯線通過母板實現；數據協議轉換模塊4、 串並變換模塊5、組幀及協議轉換模塊6、、控制模塊8，5個軟體模塊都在解調器3上的PFGA 中實現；串口輸出模塊7在復分接2電路板上，串口數據最後通過機箱前面板接口輸出；機箱內裝有電源板，組裝成本發明。
權利要求
1.一種機載通信鏈路數據統計裝置，包括監控器(1)、復分接器O)、解調器(3)、數據協議轉換模塊G)、串並變換模塊(5)、串口輸出模塊(7)和控制模塊(8)，其特徵在於 還包括組幀及協議轉換模塊(6)；其中監控器(1)的出埠 1與復分接器( 入埠 1相連，將監控器採集到的兩端通信設備所處位置的GPS信息和接收電平信息傳送給復分接器 (2)；復分接器O)的出埠 2與解調器(3)的入埠 1相連，復分接器(2)將計算得出的數據傳輸量、誤碼數、幀失步信號和通信距離信息加入到監控器傳送的數據信息中，合併成一路數據流送給解調器(3)；解調器(3)的出埠 2與數據協議轉換模塊(4)的入埠 1 相連，在數據協議轉換模塊(4)中將復分接器( 送來的帶有協議的信息轉換為可用數據； 解調器(3)的出埠 3、4、5、6、7、8分別與組幀及協議轉換模塊(6)的入埠 9、10、11、12、 13、14相連，分別將解調器C3)採集到的兩路分集信號頻譜、兩路信噪比、一路傳輸速率和一路解調後眼圖送給組幀及協議轉換模塊(6)；數據協議轉換模塊(4)的出埠 2、3分別與串並變換模塊(5)的入埠 1、2相連，分別將使能和串行的數據送入串並變換模塊進行串並變換；串並變換模塊(5)的出埠 3、4、5、6、7、8、9、10分別與組幀及協議轉換模塊(6) 的入埠 1、2、3、4、5、6、7、8相連，分別將並行的兩端GPS信息、兩路接收電平、一路數據傳輸量、一路誤碼數、一路幀失步信號和一路通信距離數據送入組幀及協議轉換模塊(6)；組幀及協議轉換模塊(6)的入埠 15與控制模塊⑶的出埠 1相連，得到組幀時所需的控制信號；組幀及協議轉換模塊(6)的出埠 16與串口輸出模塊(7)的入埠 1相連，組幀及協議轉換模塊(6)將入埠 1至15輸入的並行信號變換為串行信號，再將數據轉換為符合串口協議的形式，輸出給串口輸出模塊⑵；輸出模塊(7)的出埠 2將帶有串口協議的數據信息輸出。
2.根據權利要求1所述機載通信鏈路數據統計裝置，其特徵在於所述的組幀及協議轉換模塊(6)包括並串單元(60)、寫控制單元(61)、讀控制及組幀單元(6 、雙口 RAM單元(63)和改換串口協議單元(64)；其中並串單元(60)的入埠1至8分別與串並變換模塊 (5)的出埠 3至10相連接，並串單元(60)的輸入埠 9至14腳分別與解調器(3)的出埠 3 8相連接，並串單元(60)的入埠 15與控制模塊(8)的出埠 1腳相連，將各種並行通信鏈路狀態信息在控制信號下轉換成串行數據流；寫控制模塊(61)的入埠 1與並串單元(60)的出埠 16相連，用於接收有效數據，寫控制單元(61)的入埠 2與改換串口協議單元(64)的出埠 6相連，作為寫控制模塊(61)的工作使能信號，寫控制模塊(61) 的入埠 3與控制模塊(8)的出埠 1腳相連，作為寫控制模塊(61)的清零信號，寫控制模塊(61)的出埠 4分別與讀控制及組幀單元(6 的入埠 2和改換串口協議單元(64) 的入埠 3相連，作為讀控制及組幀單元(6 和串口協議單元(64)的工作使能信號，寫控制模塊(61)的出埠 5與雙口 RAM單元(63)的入埠 1相連，將有效數據送入RAM中，寫控制模塊(61)的出埠 6與雙口 RAM單元(63)的入埠 2相連，作為RAM的寫使能信號， 寫控制模塊(61)的出埠 7與雙口 RAM單元(63)的入埠 3相連，作為RAM的寫地址；讀控制及組幀單元(62)的入埠 1與雙口 RAM單元(63)的出埠 6相連，將RAM讀出的數據送入讀控制及組幀單元(62)，讀控制及組幀單元(6 的入埠 3與改換串口協議單元(64)的出埠7相連，用來控制讀控制及組幀單元(6 的讀使能信號，讀控制及組幀單元 (62)的入埠 4與控制模塊(8)的出埠 1相連，作為讀控制及組幀單元(62)的清零信號，讀控制及組幀單元(62)的出埠 5與雙口 RAM單元(63)的入埠 4相連，作為RAM的讀使能信號，讀控制及組幀單元(62)的出埠 6與雙口 RAM單元(63)的入埠 5相連，作為RAM的讀地址，讀控制及組幀單元(62)的出埠 7和8分別與改換串口協議單元(64)的入埠 1和2相連，將帶有協議的單比特數據流和數據流使能分別送入串口協議單元(64) 進行數據的串口協議轉換；改換串口協議單元(64)的入埠 4與控制模塊(8)的出埠 1 相連，作為改換串口協議單元(64)的清零信號，改換串口協議單元(64)的出埠 5與串口輸出模塊⑵的入口端1腳相連，將帶有串口協議的數據信息輸出。
全文摘要
本發明公開了一種機載通信鏈路數據統計裝置，它涉及通信領域中可用於機載設備的低頻裝置。它由數據機、復分接器、監控器、電源等部件組成。本發明支持設備通信狀態的信息上報，包括兩路分集信號頻譜、兩路分集信號SNR估計值、兩路分集信號接收電平，均衡後眼圖，傳輸速率，數據誤碼率和兩端通信設備所處GPS方位，通信距離等。本發明具有能夠實時對通信鏈路的狀態進行檢測和監控的特點，並且依靠設備自身的電路和程序，不需額外增加電路。特別適用於地空-萊斯信道下，對通信鏈路狀態進行實時監控，和對各工作模塊取得的測試數據進行記錄，並進行後續分析的機載通信設備。
文檔編號H04L29/06GK102158366SQ20101056891
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月2日 優先權日2010年12月2日
發明者張琳, 張航 申請人:中國電子科技集團公司第五十四研究所