专利名称：基于虚拟仪器的802.11p发射机及发射方法
技术领域：
本发明是基于虚拟仪器的802. Ilp发射机及发射方法，属于车载电子无线通信领域。
背景技术：
近年来汽车网络越来越受到人们的关注，利用无线通信标准DSRC实现路边到汽车和汽车到汽车的公共安全和私人活动通信的短距离的通信服务。从技术上来看，相对于一般的无线通信方式，802. Ilp针对汽车这样的特殊环境的进行了很多的改进改进，如热点间切換更先进、更支持移动环境、增强了安全性、加强了身份认证等。802. Ilp是ー个由IEEE 802. 11标准扩充的通信协议，主要用于车载电子无线通信。它符合智能交通系统(ITS, Intelligent Transportation Systems)的相关应用。802. Ilp本质上是802. Ila的扩充延伸，它们的相同之处在于它们的物理层都是采用OFDM进行调制，且都是采用64个子载波，其中4个副载波充当导频，用以监控频率偏置和相位偏置，其余48个副载波则是用来传递数据，剰余的载波补0以便可以采用64点FFT0在每个物理层数据包的头文件中都有短序列符和长序列符，用来做信号侦查、频率偏置估计、时间同步和信道判断。为了应对衰落信道，在调整到载波之前对信息位采用隔行扫描编码。他们的不同处主要在于在车载环境下为了增加对信号多路径传播的承受能力。802. Ilp标准的物理层采用OFDM调制方式，可支持3，4. 5，6，9，12，18，24，27Mb/s的数据传输速率，支持BPSK，QPSK, 16QAM，64QAM的调制方式，同时还采用了卷积编码的前向纠错技术，卷积编码的速率为1/2，2/3或3/4，使用的频段为5.9 GHz ( 5. 85-5. 925GHz)，在这75M的带宽中共有7个IOM带宽信道和ー个5 MHz的保护信道，信号标号为172、174、176、178、180、182、184，其中Chl78为控制信道，主要用于与交通安全相关的通信、系统控制和高优先级管理，Chl72用于交通事故的避免和挽救生命，Chl84信道用来实现公共安全，信号的功率要求大、传播范围广，其余信道是业务信道，主要用与非安全性的消息的传播，即为传统的网络应用，对于IOM带宽信道的中心频段也可用如下公式来计算
X = 800 + 5Xnek(MHz) nm = 172,174..J84
其中ぶ为信道的中心频率，nch为信道的信道编号。
发明内容
本发明提出了一种基于虚拟仪器的802. Ilp发射机及发射方法，用户能够自己选择要发送数据的速率，发射功率，发射频率，发送相应的802. Ilp射频信号。本发明为解决其技术问题采用如下技术方案
一种基于虚拟仪器的802. Ilp发射机，包括机箱、控制器、射频硬件和天线，控制器和射频硬件都插入机箱的插槽内，其中射频硬件包括本振源、矢量信号发射器和上变频器，矢量信号发射器和上变频器连接，本振源与上变频器连接，本振源和矢量信号发生器连接，上变频器与天线连接，所述的控制器中有802. Ilp符号形成模块和仪器交互模块，分别用来生产802. Ilp符号和控制射频硬件。 所述的802. Ilp符号形成模块包括短前导码形成子模块、长前导码形成子模块、信号域符号形成子模块和数据域符号形成子模块，分别形成短前导码、长前导码、信号域符号和数据域符号，拼接形成802. Ilp符号。基于虚拟仪器的802. Ilp发射机的发射方法，
(1)控制器中的802.Ilp符号形成模块，将数字信号通过机箱内仪器总线传递给矢量信号发生器，矢量信号发生器把数字信号进行数模转换成为中频模拟信号，然后将此中频信号以IQ信号的形式传输至上变频器；
(2)本振源和矢量信号发生器使用同一个时钟源，本振源产生载频信号通过本振端ロ传输至上变频器；
(3)上变频器将矢量信号发生器传来的中频信号利用载频信号上变频为射频信号，通过天线将此射频信号发送至无线信道中。本发明的有益效果如下
本发明是基于虚拟仪器技术的，在开发实现中比较简单，性能优良，可重用性好。硬件不需要自己开发，只要选择好相应的若干硬件然后将他们连接在一起，在搭建硬件平台的过程十分简单，若在使用一段时间之后某个硬件不能正常工作，只需要把不能正常工作那一部分替换掉便可，不需要替换整套硬件设备。在实现中是利用软件来实现802. Ilp符号的生成，在用软件来控制仪器将形成的802. Ilp符号模数转换，上变频，发射至无线信道中。由于主要工作是通过软件来实现，因此整体开发流程比较简单，而且后续若是想对所设计的发射机进行功能优化，也只需要改变软件的某个模块，不需要改变发射机的硬件。
图I 802. Ilp发射机结构框图。图2射频硬件详细连接框图。图3 802. Ilp 帧结构。图4短前导码形成框图。图5长前导码形成框图。图6信号域符号形成框图。图7信号域比特格式。图8卷积编码器。图9数据域符号形成框图。图10数据域比特格式。图11加扰器结构。图12符号组合子模块。图13仪器交互模块的流程。
具体实施例方式 下面结合附图对本发明创造做进ー步详细说明。I、基于虚拟仪器的802. Ilp发射机的硬件结构
该发射机的硬件由机箱、控制器、射频硬件和天线组成，其中射频硬件又由本振源、矢量信号发射器和上变频器组成，它们的结构图如图I所示。本振源、矢量信号发射器、上变频器，天线一般具有多个端ロ，他们的详细的连接方式如图2所示。控制器和射频硬件都插入机箱的插槽内。在控制器中用软件形成802. Ilp符号数据，这些数字信号通过机箱内仪器总线传递给矢量信号发生器，矢量信号发生器把数字信号进行数模转换成为中频模拟信号，然后将此中频信号以IQ信号的形式传输至上变频器，本振源产生载频信号通过本振端ロ传输至上变频器，一般本振源和矢量信号发生器使用的是同一个时钟源，要把它们的时钟端ロ相连，上变频器将信号发生器传来的中频信号利用载频信号上变频为射频信号，最后通过天线将此射频信号发送至无线信道中。2、基于虚拟仪器的802. Ilp发射机的软件结构
软件部分包括2个部分802. Ilp符号形成模块和仪器交互模块，这两个模块都装在控制器中通过软件实现，它们分别用来生产802. Ilp符号和控制射频模块，让射频模块将此符号进行数模转换成中频信号 ，然后上变频成射频信号，最后利用天线将此信号发送至无线信道中。在设计软件时信号的数据速率和数据长度是两个可配置的參数，其中数据速率为3，4. 5，6，9，12，18，24，27Mb/s，数据长度为大于0的整数。( I) 802. I Ip符号形成模块
802. Ilp帧包括3个部分为训练序列，数据域比特，信号域比特，其中训练序列包括短训练序列和长训练序列，如图3所示。这四个部分需要经过相应的处理分别形成短前导码、长前导码、信号域符号、数据域符号，然后把这四个部分拼接在一起形成802. Ilp符号。因此整个802. Ilp符号形成模块主要包括短前导码形成子模块、长前导码形成子模块、信号域符号形成子模块，数据域符号形成子模块和把这四部分拼接至一起的符号拼接子模块5个部分組成。a.短前导码形成子模块
短前导码形成子模块的框图如图4所示
首先生成53点S序列(见式1)，
足孤名=ム HO —ム 0,0,0,1+上 0,0,0,-1 —ム 0,0,
0,-1-^0,0,0,1 + ^0,0,0,0,0,0,0-1-^0,0,0,-1-^0,0,0,1+^ (I)
0,0,0,1 +ム 0,0,0,1+^0,0,0,1+^0,0}
然后在其中添加0 (位置为-32至-27和27至31)，然后做64点IFFT点变换，然后取变换后的64点数据的前16点数据，然后对这16点数据进行10倍的循环扩展成为160点的数据，即形成了短前导码。b.长前导码形成子模块
长前导码形成子模块的框图如图5所示
首先生成53点的L序列(见式2)，
4孤2 = 厂 UlrU-UUUl,-l,-l,u-U-UUlAl1 -1,-1,1,1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,,-1,-1,1,-1,1,1,1,1}
然后在其中添0(位置为-32至-27和27至31)，然后做64点IFFT变换，然后对IFFT之后的数据做2倍的循环扩展，然后对循环扩展后数据添加32点循环前綴，即取循环扩展后数据最后32点数据添加至循环扩展后数据的最前端，即形成了长前导码。c.信号域符号形成子模块
信号域符号形成子模块的框图如图6所示
信号域由24个比特构成，其格式如图7所示。0-3位比特为速率字段，此字段给出了各个数据速率的编码表(见表I); 4位比特为保留比特，置为O ;5 -16位比特为数据长度字段的编码，17位比特是0-16位比特的正向奇偶校验位(偶校验)，18-23位比特为信号域的尾字段，这6个比特均被置O。表数据速率编码表
权利要求
1.一种基于虚拟仪器的802. Ilp发射机，其特征在于包括机箱、控制器、射频硬件和天线，控制器和射频硬件都插入机箱的插槽内，其中射频硬件包括本振源、矢量信号发射器和上变频器，矢量信号发射器和上变频器连接，本振源与上变频器连接，本振源和矢量信号发生器连接，上变频器与天线连接，所述的控制器中有802. Ilp符号形成模块和仪器交互模块，分别用来生产802. Ilp符号和控制射频硬件。
2.根据权利要求I所述的基于虚拟仪器的802.Ilp发射机，其特征在于所述的802. Ilp符号形成模块包括短前导码形成子模块、长前导码形成子模块、信号域符号形成子模块和数据域符号形成子模块，分别形成短前导码、长前导码、信号域符号和数据域符号，拼接形成802. Ilp符号。
3.ー种采用权利要求I所述的基于虚拟仪器的802. Ilp发射机的发射方法，其特征在于 (1)控制器中的802.Ilp符号形成模块，将数字信号通过机箱内仪器总线传递给矢量信号发生器，矢量信号发生器把数字信号进行数模转换成为中频模拟信号，然后将此中频信号以IQ信号的形式传输至上变频器； (2)本振源和矢量信号发生器使用同一个时钟源，本振源产生载频信号通过本振端ロ传输至上变频器； (3)上变频器将矢量信号发生器传来的中频信号利用载频信号上变频为射频信号，通过天线将此射频信号发送至无线信道中。
全文摘要
本发明公开了一种基于虚拟仪器的802.11p发射机及发射方法，属于车载电子无线通信领域。该发射机包括机箱、控制器、射频硬件和天线，控制器和射频硬件都插入机箱的插槽内，其中射频硬件包括本振源、矢量信号发射器和上变频器，所述的控制器中有802.11p符号形成模块和仪器交互模块，分别用来生产802.11p符号和控制射频硬件。本发明开发实现中比较简单，性能优良，可重用性好。
文档编号H04B1/04GK102647194SQ20121009429
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者孙庆庆, 张书强, 张毅峰, 朱光辉, 杨洋, 沈彦真, 王开, 第伟, 缪瑞华, 裴文江, 詹金狮 申请人:东南大学