JP2000091936 | RADIO WAVE RECEIVER |
WO/1999/067888 | DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING OUTPUT POWER OF MOBILE COMMUNICATION TERMINAL |
JPS5252503 | LOOP-TYPE DATA TRANSMISSION SYSTEM |
WO2006088263A2 | 2006-08-24 |
CN101562473A | 2009-10-21 | |||
CN104486057A | 2015-04-01 | |||
CN106330208A | 2017-01-11 | |||
CN104661186A | 2015-05-27 |
[权利要求 1] 一种 IP over RF网络制式, 其特征在于, 包括: RF单元, 用于在动态变化的频率范围内收发 RF信号; 可重构的模拟基带单元, 用于对信号进行滤波、 放大、 数 /模与模 /数 处理, 从而输出带宽、 增益、 釆样速率可重构的处理信号; 数字基带单元, 所述数字基带单元是参数化的, 从而可兼容多种协议 并可动态产生自定义的协议; 以及 多协议兼容 MAC单元, 用于以可自动切换的方式以多种 MAC层协议 中的一种协议通信; 所述 MAC单元具有时分与统计时分比例自适应 机制, 通过自适应控制每个周期内时分与统计时分的时间比例。 [权利要求 2] 根据权利要求 1所述的 IP over RF网络制式, 其特征在于, 还包括: IP单元, 用于实现 IP层通信; 所述 IP单元包括 IP安全过滤器, 用于防 止在芯片管脚监听 /窃听通信信息。 [权利要求 3] 根据权利要求 1所述的 IP over RF网络制式, 其特征在于, 所述 RF单 元包括: 天线, 用于收发 RF信号; 低噪声放大器, 用于对接收的 RF信号进行放大; 下混频器, 用于将接收的 RF信号线性搬移到中频信号; 频率合成器, 用于产生一定频率范围的频率源; 上混频器, 用于将中频信号线性搬移到 RF信号; 以及 功率放大器, 用于将 RF信号放大后通过所述天线发射。 [权利要求 4] 根据权利要求 1-3任意一项所述的 IP over RF网络制式, 其特征在于, 所述频率范围为 0~100GHz。 [权利要求 5] 根据权利要求 1所述的 IP over RF网络制式, 其特征在于, 所述可重构 的模拟基带单元包括: 固定增益放大器, 用于以固定的增益对信号进行放大; 低通滤波器, 用于对接收到的信号进行低通滤波; 所述低通滤波器带 宽可重构; 可变增益放大器, 用于以可变增益对信号进行放大; 模数转换器, 用于以可调的采样速率将模拟信号转换成数字信号; 数模转换器, 用于以可调的采样速率将数字信号转换成模拟信号。 [权利要求 6] 根据权利要求 1所述的 IP over RF网络制式, 其特征在于, 所述数字基 带单元包括: 快速傅里叶逆变换模块, 用于提供可变点数的频域到吋域的变换; 快速傅里叶变换模块, 用于提供可变点数的时域到频域的变换; 矢量映射调制解调模块, 用于提供基于矢量的调制解调方式, 从而兼 容多种调制解调方式; 编解码模块, 用于提供多种编解码方式。 [权利要求 7] 根据权利要求 1所述的 IP over RF网络制式, 其特征在于, 所述多种 MAC层协议包括: CSMA/CA、 CSM A/CD TDD、 WCDM、 CDM2000、 TD-SCDMA、 DAMA-TDM A以及 GSM。 [权利要求 8] 根据权利要求 1所述的 IP over RF网络制式, 其特征在于, 所述 IP over RF网络制式可应用于泛在网络、 软件定义网络、 D2D通信、 P2P通信 、 M2M通信、 物联网。 |
技术领域
[0001] 本发明涉及无线通信技术领域, 尤其涉及一种 IP over RF网络制式。
背景技术
[0002] 随着互联网技术的迅速发展, 因特网协议 (IP) 已经成为数据通信的主流协议 , 虽然目前还存在着如电信网、 移动网等其他网络, 伹由于 IP网络自身的优势, 如网络建设容易、 成本低、 覆盖范围广等, 未来的各种网络势必会统一成 IP网络 。 同样, 随着智能终端、 移动通信和物联网的发展, RF通信技术也越来越重要 。 然而, 现有的通信网络主要存在以下问题: 各种网络制式同时存在, 比如 DV B-T、 GSM、 CDMA. 3G、 4G、 ZigBee、 Bluetooth IEEE802.11x等, 伹并没有 任何一个 RF通信芯片能同时兼容这些网络制式。 因此, 在 MAC层和 PHY层, 存 在各种协议, 每种协议需要特定的硬件电路来实现。
技术问题
[0003] 现有技术中没有任何一个 RF通信芯片能同时兼容各种网络制式。
问题的解决方案
技术解决方案
[0004] 针对现有技术中没有任何一个 RF通信芯片能同时兼容各种网络制式的缺陷, 本 发明提供一种 IP over RF网络制式。
[0005] 本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下 :
[0006] 一种 IP over
RF网络制式, 包括: RF单元, 用于在动态变化的频率范围内收发 RF信号; 可重 构的模拟基带单元, 用于对信号进行滤波、 放大、 数 /模与模 /数处理, 从而输出 带宽、 增益、 釆样速率可重构的处理信号; 数字基带单元, 所述数字基带单元 是参数化的, 从而可兼容多种协议并可动态产生自定义的协 议; 以及多协议兼 容 MAC单元, 用于以可自动切换的方式以多种 MAC层协议中的一种协议通信; 所述 MAC单元具有时分与统计时分比例自适应机制, 通过自适应控制每个周期 内时分与统计时分的时间比例。
[0007] 优选地, 所述的 IP over RF网络制式还包括: IP单元, 用于实现 IP层通信; 所 述 IP单元包括 IP安全过滤器, 用于防止在芯片管脚监听 /窃听通信信息。
[0008] 优选地, 所述 RF单元包括: 天线, 用于收发 RF信号; 低噪声放大器, 用于对 接收的 RF信号进行放大; 下混频器, 用于将接收的 RF信号线性搬移到中频信号 ; 频率合成器, 用于产生一定频率范围的频率源; 上混频器, 用于将中频信号 线性搬移到 RF信号; 以及功率放大器, 用于将 RF信号放大后通过所述天线发射
[0009] 优选地, 所述频率范围为 0~100GHz。
[0010] 优选地, 所述可重构的模拟基带单元包括: 固定增益放大器, 用于以固定的增 益对信号进行放大; 低通滤波器, 用于对接收到的信号进行低通滤波; 所述低 通滤波器带宽可重构; 可变增益放大器, 用于以可变增益对信号进行放大; 模 数转换器, 用于以可调的釆样速率将模拟信号转换成数字 信号; 数模转换器, 用于以可调的采样速率将数字信号转换成模拟 信号。
[0011] 优选地, 所述数字基带单元包括: 快速傅里叶逆变换模块, 用于提供可变点数 的频域到时域的变换; 快速傅里叶变换模块, 用于提供可变点数的时域到频域 的变换; 矢量映射调制解调模块, 用于提供基于矢量的调制解调方式, 从而兼 容多种调制解调方式; 编解码模块, 用于提供多种编解码方式。
[0012] 优选地, 所述多种 MAC层协议包括: CSMA/CA、 CSMA/CD、 TDD、 CDM
、 CDM2000、 TD-SCDMA、 DAMA-TDMA以及 GSM等。
[0013] 优选地, 所述 IP over RF网络制式可应用于泛在网络、 软件定义网络、 D2D通 信、 P2P通信、 M2M通信、 物联网。
发明的有益效果
有益效果
[0014] 实施本发明实施例, 具有如下有益效果: 本发明通过 IP over RF无线收发器系 统构架, 解决泛在网不同构架与协议兼容与融合难题, 使得未来网络统一成 IP网 络成为可能。 通过模拟基带、 数字基带和 MAC层这三层的参数化重构与配置结 构, 使得芯片系统结构可动态重构、 可编程, 实现 SDN、 P2P、 M2M、 D2D并使 动态定义网络协议成为现实。 在 MAC层, 提出了时分 (Time Division) 与统计 吋分 (Statistics Time Division) 比例自适应机制, 通过自适应控制每个周期 (T ) 内吋分 (TD) 与统计吋分 (STD) 的吋间比例, 解决了吋分与统计吋分信道 访问机制无法兼容的难题, 是 IP网络兼容实吋网络和非实吋网络的基石, 在 IP层 , 通过芯片 IO与 IP层缓冲区之间的 IP安全过滤器的过滤, 防止在芯片管脚监听 / 窃听的安全漏洞。
对附图的简要说明
附图说明
[0015] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中 的技术方案, 下面将对实施例或 现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介 绍, 显而易见地, 下面描述中的 附图仅仅是本发明的一些实施例, 对于本领域普通技术人员来讲, 在不付出创 造性劳动的前提下, 还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016] 图 1是本发明提供的 IP over RF网络制式结构示意图;
[0017] 图 2是本发明提供的第一实施例 IP over RF网络制式结构示意图;
[0018] 图 3是本发明提供的第二实施例基带处理器结构 意图;
[0019] 图 4是本发明提供的数字基带单元结构示意图;
[0020] 图 5A-5E是本发明提供的 IP over RF网络制式应用示意图。
发明实施例
本发明的实施方式
[0021] 下面将结合本发明实施例中的附图, 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述, 显然, 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例, 而不是全部 的实施例。 基于本发明中的实施例, 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳 动的前提下所获得的所有其他实施例, 都属于本发明保护的范围。
[0022] 本发明实施例提供一种 IP over RF网络制式, 用于解决一款芯片无法兼容各种 网络制式的难题, 使得未来网络统一成 IP网络成为可能。
[0023] 如图 1所示, 本发明实施例提供一种 IP over RF网络制式, 包括: RF单元 102, 用于在动态变化的频率范围内收发 RF信号; 可重构的模拟基带 (ABB)单元 104, 用于对信号进行滤波、 放大、 数 /模与模 /数处理, 从而输出带宽、 增益、 采样速 率可重构的处理信号; 数字基带 (DBB) 单元 106, 数字基带单元 106是参数化 的, 从而可兼容多种协议并可动态产生自定义的协 议; 以及多协议兼容 MAC单 元 108 , 用于以可自动切换的方式以多种 MAC层协议中的一种协议通信; MAC 单元 108具有吋分与统计时分比例自适应机制 , 通过自适应控制每个周期内时分 与统计时分的时间比例。 多种 MAC层协议包括: CSMA/CA、 CSMA/CD、 TDD 、 WCDM、 CDM2000、 TD- SCDMA、 DAMA- TDMA以及 GSM等。
[0024] 在一个实施例中, IP over RF网络制式还可包括 IP单元 122, 用于实现 IP层通信 。 所述 IP单元 122包括 IP安全过滤器 302 , 设置在芯片 10接口与 IPjl缓冲区之间, 用于防止在芯片管脚监听 /窃听通信信息。 IP安全过滤器的形式有多样, 例如黑 白名单。
[0025] 与现有技术的网络制式相比, 本申请的网络制式的层次结构并没有实质性的 改 变, 但是本申请对物理层 (包括 RF单元、 ABB单元和 DBB单元) 、 MAC层、 IP 层中的每一层的结构都进行了改进。 改进后的系统构架在物理层和 MAC层都支 持多种协议兼容, 从而可实现异构网的融合, 并使得未来网络统一成 IP网络成为 可能。
[0026] 其中, ABB、 DBB和 MAC层这三层具有参数化重构与配置结构, 使得芯片系 统结构可动态重构、 可编程, 实现软件定义网络 (SDN) 、 P2P、 M2M、 D2D并 使动态定义网络协议成为现实。
[0027] 在 MAC层, 提供了一种矢量映射 (Vector-Mapping) 的调制解调方法。 所谓适 量映射是指将星座图中的点以矢量的方式与符 号进行映射。 在实际实施中, 根 据实际使用需求限制矢量的最大数量, 通过选择不同的矢量数量和矢量来构成 不同的调制解调方式。 比如, 可限制矢量的最大矢量为 1024, 而实际使用可以 自由选择所需的矢量为 128、 256、 512或 1024个, 矢量为圆上的点, 矩形平面上 的点、 直线上的点等等。 还可以选择任意个不同的矢量形成自定义的调 制方式 。 从而, 通过动态配置可实现几乎所有的调制解调方式 以及自定义的调制解调 方式, 如调幅、 调频、 调相、 调幅调相等。 还提供了时分 (Time Division) 与统 计吋分 (Statistics Time
Division) 比例自适应机制, 通过自适应控制每个周期 (T) 内吋分 (TD) 与统 计时分 (STD) 的时间比例, 解决了时分与统计时分信道访问机制无法兼容 的难 题, 是 IP网络兼容实时网络和非实时网络的基石。
[0028] 在 IP层, 提供了具有 IP安全过滤器的芯片构架, 通过芯片 10与 IP层缓冲区之间 的 IP安全过滤器的过滤, 可防止在芯片管脚监听 /窃听信息, 填补了无线通信中 的安全漏洞。
[0029] 下面将结合几个具体的实施例来阐述本发明。
[0030] 实施例 1
[0031] 如图 2所示, RF单元包括: 天线 ANT , 用于收发 RF信号; 低噪声放大器 LNA , 用于对 RF信号进行放大; 下混频器 RMIXER, 用于将 RF信号线性搬移到中频 信号; 频率合成器 FS , 用于产生一定频率范围的频率源; 上混频器 TMIXER, 用 于将中频信号线性搬移到 RF信号; 以及功率放大器 PA , 用于将 RF信号放大后经 天线 ANT发射。 RF单元主要有以下两种工作模式:
[0032] 信号接收模式: 信号经天线 ANT接收后输入 LNA , 经 LNA低噪声放大后输入 R MIXER进行线性频率搬移, 将高频搬移到中频, 然后提供给 ABB。
[0033] 信号发射模式: ABB提供的中频信号输入 TMIXER进行线性频率搬移, 从中频 搬移到高频, 然后通过 PA进行功率放大, 以使发射距离更远, 最后从 ANT发送 出去。
[0034] 在本实施例中, RF的这两种工作模式可以是并行的也可以是串 的。 也就是说 , RF可以同时进行数据收发, 也可以收的吋候不发, 发的吋候不收。
[0035] 在本实施例中, 频率合成器 FS为下混频器 RMIXER和上混频器 TMIXER提供频 率源, 从而 RMIXER和 TMIXER可以相应进行频率搬移。 FS可以为 RMIXER和 T MIXER提供一个范围很宽的频率, 例如从 0~100GHz。 而且提供给 RMIXER和 T MIXER的频率可以是相同的, 也可以是不同的, 从而可以从 ANT发射频率动态 变化的 RF信号。 例如, 当需要传输的距离太远、 发射功率很低时, ANT的发射 频率可降低。 相反, 当传输距离近、 发射功率高时, ANT的发射频率可以升高
[0036] 如图 2和 3所示, 可重构的模拟基带单元包括: 固定增益放大器 RAMP, 用于以 固定的增益对信号进行放大; 低通滤波器 RLPF和 TLPF, 用于对接收到的信号进 行低通滤波; 低通滤波器 RLPF和 TLPF带宽可重构; 可变增益放大器 RVGA和 TV GA, 用于以可变增益对信号进行放大; 模数转换器 DAC, 用于以可调的采样速 率将模拟信号转换成数字信号; 数模转换器 ADC, 用于以可调的釆样速率将数 字信号转换成模拟信号。
[0037] 在本实施例中, 低通滤波器 RLPF和 TLPF的带宽是可以重构的, 例如在 0~100M 范围了可动态重构。 可变增益放大器的增益也是可重构的, 可以根据实际需要 动态配置成不同的增益。 在本实施例中, 重构的方法可使用参数化的方法, 例 如对于可变增益放大器来说, 可提供最大的增益, 然后从零到最大增益的变化 可改变所选择的 MOS管的个数来实现。 具体的重构方法有很多种, 在本文中并 不 累述。
[0038] 同样, ABB单元也具有两种工作模式:
[0039] 接收中频 IFR信号模式: 如图 2和 3所示, 该模式包括固定增益放大器 RAMP、 低通滤波器 RLPF、 可变增益放大器 RVGA和模数转换器 AD (:。 其主要作用就是 对接收到的中频信号进行滤波和放大处理, 从而为 ADC提供符合要求的模拟输 入信号, 经 ADC采样和模数转换后形成数字信号输入至数字 基带 DBB。
[0040] 发射中频 IFT信号模式: 如图 2和 3所示, 该模式包括数模转换器 DA (:、 低通滤 波器 TLPF、 可变增益放大器 TVGA。 其主要作用就是对数字信号进行釆样和数 模转换后形成模拟信号输入至 TLPF, 经 TLPF滤波后输入 TVGA进行放大, 最后 输出至 TMIX。
[0041] 如图 2所示, 基带处理器进行 DBB、 MAC层和 IP层的相关逻辑处理。 这些将在 下面的实施例中进行更详细的介绍。
[0042] 实施例 2
[0043] 如图 3和 4所示, 数字基带 DBB单元包括: 快速傅里叶逆变换 IFFT模块 202, 用 于提供可变点数的频域到时域的变换; 快速傅里叶变换 FFT模块 204, 用于提供 可变点数的时域到频域的变换; 矢量映射调制解调模块 206, 用于提供基于矢量 的调制解调方式, 从而兼容多种调制解调方式; 编解码模块 208 , 用于提供多种 编解码方式。
[0044] 在本实施例中, FFT和 IFFT模块采用可变点数, 从而解决了不同 OFDM系统下 子载波数不一致的问题。 也就是说, 本申请中将 FFT和 IFFT的点数标准化, 然后 提供一个最大的可用点数, 在具体实现中, 用户可以在最大点数范围内选择所 需要的点数进行变换。
[0045] 矢量映射调制解调模块 206提供基于矢量的调制解调方法。 所谓适量映射是指 将星座图中的点以矢量的方式与符号进行映射 。 在实际实施中, 根据实际使用 需求限制矢量的最大数量, 通过选择不同的矢量数量和矢量来构成不同的 调制 解调方式。 比如, 可限制矢量的最大矢量为 1024, 而实际使用可以自由选择所 需的矢量为 128、 256、 512或 1024个, 矢量为圆上的点, 矩形平面上的点、 直线 上的点等等。 还可以选择任意个不同的矢量形成自定义的调 制方式。 从而, 通 过动态配置可实现几乎所有的调制解调方式以 及自定义的调制解调方式, 如调 幅、 调频、 调相、 调幅调相等。 还提供了时分 (Time
Division) 与统计时分 (Statistics Time Division) 比例自适应机制, 通过自适应 控制每个周期 (T) 内时分 (TD) 与统计时分 (STD) 的吋间比例, 解决了吋分 与统计时分信道访问机制无法兼容的难题, 是 IP网络兼容实吋网络和非实吋网络 的基石。
[0046] 编解码模块 208可釆用多种编码和解码方式进行编码和解码 操作。 编解码方式 包括: 卷积码、 Turbo coding和低密度奇偶校验码 (LDPC) 。
[0047] 图 3示出的是基带处理器的结构示意图。 基带处理器通过主从 SPI(0)接口对图 2 所示的 RF芯片内部寄存器进行灵活配置, 以实现灵活地对射频频率、 频带和收 发链路功率进行控制, 具体包括控制 RLNA、 RVGA等。 具体应用, 可以通过 SP I接口和用户可空中编程对相关寄存器进行控 , 来优化实际应用系统。
[0048] 基带处理器釆用专用 MCU, 完全解除应用微控制器的无线通信协议和互联 网 协议处理负担; 具体可实现基带、 媒介访问控制 (MAC)、 驱动器 (Dnver) , TC P/IP协议栈等各个层次的功能。 例如: 具体可实现 802.11 g标准协议的基带、 媒 介访问控制 (MAC)、 Wi-Fi驱动器等。
[0049] 图 2中的 RF收发器与图 3的基带处理器一起构成一个完整的集成芯片 应用终端 设备。 RF收发器的内部处理器和外部终端设备之间通 硬件 SDIO接口和软件 Dri ver来实现不同网络层次的数据传输。 整个芯片可以工作在终端模式和中继转发 模式。 整个芯片可以独立成系统, 作为整个网络的转发模式工作; 整个芯片也 可以与外部的终端设备通过 SDIO接口通信, 实现信息的转发, 由外部终端设备 实现具体的应用。
[0050] 实施例 3
[0051] 如图 5A~5E所示, 附图示出了本发明 IP over RF网络制式在的各种网络应用实 例。 图 5 A示出了本发明 IP over RF网络制式进行 D2D通信、 P2P通信或 M2M通信 的数据收发示意图。 数据可以从一个设备直接传送到另一个设备。
[0052] 图 5B示出了本发明的 IP over RF网络制式进行无线信号放大的示意图。 当两个 通信目标 MA(A)和 MA(C)由于各种原因 (如距离太远、 有障碍物阻挡、 发射功率 太小等) 无法直接通信时, 可以通过中间设备 MS(B)进行无线信号放大, 此吋无 线信号只经过 MS(B)的天线进行放大, 即时将接收到的无线信号放大后发送出去
[0053] 图 5C示出了本发明的 IP over
RF网络制式进行桥接的示意图。 当两个通信目标 MA(A)和 MA(C)由于各种原因 无法直接通信吋, 可以通过中间设备 MS )进行桥接, 此吋无线信号经过 MS(B) 的数字基带进行处理, 然后发送给 MS (C) 。
[0054] 图 5D示出了本发明的 IP over RF网络制式进行帧中继 /包转发的示意图。 当两个 通信目标 MA(A)和 MA(C)由于各种原因无法直接通信吋, 可以通过中间设备 MS(
B)进行帧中继 /包转发, 此吋无线信号经过 MS(B)的 MAC层进行处理, 然后将接 收到的帧 /包发送给 MS (C) 。
[0055] 图 5E示出了本发明的 IP over
RF网络制式进行路由的示意图。 当两个通信目标 MA(A)和 MA(C)由于各种原因 (无法直接通信吋, 可以通过中间设备 MS(B)进行无线信号放大, 此吋无线信号 经过 MS(B)的 IP层进行处理, 然后将接收到的 IP包转发给 MS (C) 。
[0056] 本发明的 IP over RF网络制式的上述网络功能还可广泛应用于泛 网络、 软件 定义网络 (SDN) 和物联网等。
[0057] 以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已 , 当然不能以此来限定本发明之 权利范围, 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例 的全部或部分流程, 并依本发明权利要求所作的等同变化, 仍属于发明所涵盖的范围。
Next Patent: POROUS CHIRAL MATERIALS AND USES THEREOF