一種多頻多模超高速mimo無線通信方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于無線通信技術領域，特別涉及無線局域網的多頻多模超高速多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output, ΜΙΜΟ)通信方法及裝置。
【背景技術】
[0002]低頻段5.8GHz的超高速無線局域網技術IEEE 802.1lac在目前市場上的產品的最大的信道帶寬是80MHz，傳輸速率可達1.3Gbps，數(shù)據(jù)吞吐率可達700Mbps，目前實現(xiàn)的技術及產品可以同時支持2.4GHz和5.8GHz兩個頻段，同時支持IEEE 802.lib、IEEE802.11a、IEEE 802.llg、IEEE 802.1 In、IEEE 802.1lac 五種模式，但目前市場上多路視頻流傳輸需要IGbps以上的傳輸速率，以及智能終端的數(shù)據(jù)流量的日益增長，需要新的技術及方法增大無線接入點或無線基站的數(shù)據(jù)吞吐量。
[0003]低頻段(低于6GHz)無線通信頻譜資源日益稀缺，目前廣泛使用干擾非常嚴重，超高速數(shù)據(jù)傳輸速率的需求以及毫米波頻段的頻率資源非常豐富，使得毫米波頻段超高速無線通信技術越來越受到關注，例如2013年12月，工信部批準將42.3~47GHz和47.2-48.4GHz共計5.9GHz的頻譜資源用于超高速無線接入且無需無線電執(zhí)照。
[0004]本發(fā)明利用毫米波45GHz頻段資源，實現(xiàn)可以同時支持2.4GHz(2400MHz~2483.5MHz),5.8GHz (5.15GHz~5.85GHz)和 45GHz (42.3~47.0GHz、47.2GHz~48.4GHz)三個頻段，同時支持 IEEE 802.lib、IEEE 802.11a、IEEE 802.llg、IEEE802.lln、IEEE 802.llac、IEEE 802.1laj六種模式的多頻多模超高速MMO無線接入點。實現(xiàn)的接入點可以達到3Gbps以上的峰值速率。

【發(fā)明內容】

[0005]發(fā)明目的:低頻段(低于6GHz)無線通信頻譜資源日益稀缺，廣泛使用干擾非常大，嚴重影響系統(tǒng)性能，甚至不能有效工作，本發(fā)明有效利用毫米波45GHz頻段資源，實現(xiàn)可以同時支持2.4GHz、5.8GHz和45GHz三個頻段，同時支持IEEE 802.1Ib,IEEE 802.11a、IEEE 802.llg、IEEE 802.lln、IEEE 802.llac、IEEE 802.1laj 六種模式的多頻多模超高速MHTO無線接入點，有效利用毫米波頻段非常豐富的頻率資源，實現(xiàn)無線通信系統(tǒng)的峰值速率可以達到3Gbps以上，滿足智能終端的數(shù)據(jù)流量的日益增長以及目前市場上第四代移動通信技術LTE基站的回傳及多路視頻流傳輸高達IGbps以上的傳輸速率的要求。
[0006]技術方案:針對上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
一種多頻多模超高速M頂O無線通信方法，其數(shù)據(jù)發(fā)送步驟包括:
發(fā)射機根據(jù)終端設備請求的無線通信模式，將IEEE 802.3的數(shù)據(jù)幀轉換成IEEE802.11的無線數(shù)據(jù)幀，并選擇相應的無線網口發(fā)送數(shù)據(jù)；
無線通信模式為 IEEE 802.11a、IEEE 802.lib、IEEE 802.llg、IEEE 802.1ln 和 IEEE802.1lac中的一種時，對信源數(shù)據(jù)根據(jù)相應的無線模式進行基帶信號處理和射頻調制，產生2.4GHz或5.SGHz頻段的最大N路空間流信號，通過N個射頻天線發(fā)送數(shù)據(jù)； 無線通信模式為IEEE 802.1laj時，對信源數(shù)據(jù)進行基帶信號處理和微波頻段調制，產生45GHz頻段的最大N路空間流信號，通過N個微波頻段天線發(fā)送數(shù)據(jù)；
數(shù)據(jù)接收步驟包括:
接收機從N個射頻天線接收到最大N路2.4GHz或5.8GHz頻段的空間流信號后，進行射頻解調和基帶信號處理，恢復發(fā)射機發(fā)送的信源數(shù)據(jù)；
接收機從N個微波頻段天線接收到最大N路45GHz頻段的空間流信號后，進行微波頻段解調和基帶信號處理，恢復發(fā)射機發(fā)送的信源數(shù)據(jù)；
接收機將IEEE 802.11的無線數(shù)據(jù)幀轉換成IEEE 802.3的數(shù)據(jù)幀，并將數(shù)據(jù)幀轉發(fā)至以太網口 ；
上述N為大于等于I的自然數(shù)。
[0007]進一步的，所述對信源數(shù)據(jù)進行基帶信號處理和射頻調制，產生2.4GHz或5.SGHz頻段的N路空間流信號，通過N個射頻天線發(fā)送數(shù)據(jù)的具體步驟包括:
將信源數(shù)據(jù)依次進行編碼、調制、空間擴展和數(shù)字模擬信號轉換處理，產生N路基帶模擬信號；
將每路基帶模擬信號依次進行放大、I/Q調制和小功率放大，產生2.4GHz或5.8GHz的差分信號；
將每路差分信號匹配轉換成單端50歐姆阻抗信號，再進行濾波和放大后輸出至相應的射頻開關的發(fā)送端，從射頻開關的天線連接端輸出至各自的天線，通過天線發(fā)送數(shù)據(jù)；所述接收機從N個射頻天線接收到最大N路2.4GHz或5.8GHz頻段的空間流信號后，進行射頻解調和基帶信號處理，恢復發(fā)射機發(fā)送的信源數(shù)據(jù)的具體步驟包括:
將每路射頻開關輸出的2.4GHz或5.8GHz信號進行寬帶低噪聲放大，輸出至雙工器分離出2.4GHz和5.8GHz單端信號；
將每路單端信號匹配轉換成差分信號，再進行射頻信號放大、I/Q解調和放大后輸出基帶模擬信號；
將基帶模擬信號依次進行模擬數(shù)字信號轉換、MIMO信道估計、MIMO信道均衡、解調和譯碼處理，恢復發(fā)射機發(fā)送的信源數(shù)據(jù)。
[0008]進一步的，所述對信源數(shù)據(jù)進行基帶信號處理和微波頻段調制，產生45GHz頻段的最大N路空間流信號，通過N個微波頻段天線發(fā)送數(shù)據(jù)的具體步驟包括:
將信源數(shù)據(jù)依次進行編碼、調制、空間擴展和數(shù)字模擬信號轉換處理，產生N路基帶模擬信號；
將每路基帶模擬信號依次進行濾波、可變增益放大和I/Q調制，產生45GHz頻段的微波信號，微波信號進行信號放大輸出至相應的射頻開關的發(fā)送端，從射頻開關的天線連接端輸出至各自的天線，通過天線發(fā)送數(shù)據(jù)；
所述接收機從N個微波頻段天線接收到最大N路45GHz頻段的空間流信號后，進行微波頻段解調和基帶信號處理，恢復發(fā)射機發(fā)送的信源數(shù)據(jù)的具體步驟包括:
將每路射頻開關輸出的45GHz信號依次進行低噪聲放大、可變增益放大、和I/Q解調得到模擬基帶信號，再將模擬基帶信號的I/Q兩路信號分別進行可變增益放大和濾波；
將模擬基帶信號依次進行模擬數(shù)字信號轉換、MIMO信道估計、MIMO信道均衡、解調和譯碼處理，恢復發(fā)射機發(fā)送的信源數(shù)據(jù)。
[0009]一種采用上述多頻多模超高速MMO無線通信方法的裝置，包括一個千兆網絡處理器，所述千兆網絡處理器包括第一 PCIE接口、第二 PCIE接口和至少兩個千兆以太網接口，所述第一 PCIE接口連接2.4GHz/5.8GHz雙頻段無線收發(fā)信機，所述第二 PCIE接口連接45GHz頻段無線收發(fā)信機；
所述千兆網絡處理器還包括:
網橋模塊，分別與千兆以太網接口和PCIE接口連接，用于管理千兆以太網接口對應的以太網口和PCIE接口對應的無線網口，并以網口的MAC地址為依據(jù)進行數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)轉發(fā)和傳輸；
協(xié)議轉換模塊，與網橋模塊連接，用于實現(xiàn)IEEE 802.11無線協(xié)議與IEEE 802.3以太網協(xié)議之間的轉換，并將轉換后的數(shù)據(jù)輸出至網橋模塊。
[0010]進一步的，所述2.4GHz/5.8GHz雙頻段無線收發(fā)信機包括:基帶信號處理器、與基帶信號處理器連接的小信號射頻收發(fā)信機，以及與小信號射頻收發(fā)信機連接的射頻前端；
所述射頻前端有N路收發(fā)鏈路，每路收發(fā)鏈路包括5.SGHz發(fā)射通道、2.4GHz發(fā)射通道、寬頻帶2.4GHz/5.SGHz接收通道和一個射頻開關；一個射頻開關與一個收發(fā)天線連接；所述5.SGHz發(fā)射通道的輸入端與小信號射頻收發(fā)信機的發(fā)射機的輸出端連接，用于將5.SGHz的差分信號轉換成單端信號，并輸出至射頻開關的第一發(fā)送端；
所述2.4GHz發(fā)射通道的輸入端與小信號射頻收發(fā)信機的發(fā)射機的輸出端連接，用于將2.4GHz的差分信號轉換成單端信號，并輸出至射頻開關的第二發(fā)送端；
所述寬頻帶2.4GHz/5.SGHz接收通道的輸入端與射頻開關的輸出端連接，用于將射頻開關輸出的2.4GHz或5.SGHz的單端信號進行分離，并分別轉換成差分信號輸出至小信號射頻收發(fā)信機的接收機；
射頻開關的開關控制信號輸入端與基帶處理器的開關控制信號輸出端連接。
[0011]進一步的，所述45GHz頻段無線收發(fā)信機包括:基帶信號處理器和45GHz射頻收發(fā)?目機;
所述基帶信號處理器輸出N路基帶信號；所述45GHz射頻收發(fā)信機包括N路收發(fā)鏈路、一個頻率源和一個功分器，每路收發(fā)鏈路包括一個發(fā)射通道、一個接收通道和一個射頻開關；所述頻率源