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1 概述

信息時代，通信已經(jīng)成為人們工作、生活中不可缺少的重要組成部分，尤其在發(fā)生重大自然災害時，更加凸顯出通信的關(guān)鍵作用，作為和水、電一樣的重要基礎(chǔ)設(shè)施，通信是報告災情，組織救援必不可少的技術(shù)手段。出現(xiàn)突發(fā)性緊急情況時，綜合利用各種通信設(shè)備所需的通信手段和方法，稱為“應急通信”。一個完整的應急通信過程通常設(shè)計應急指揮中心、應急通信設(shè)備與現(xiàn)場三個重要環(huán)節(jié)。

目前市面上常見的寬帶應急通信設(shè)備主要基于以下技術(shù)實現(xiàn)：

• 公網(wǎng)，包括2G/3G/4G/5G
• 自組網(wǎng)
• 衛(wèi)星通信
• WiFi

其中，基于公網(wǎng)技術(shù)的應急通信設(shè)備具備較大的傳輸距離但不夠靈活，且在偏遠地帶往往無法正常使用；基于自組網(wǎng)技術(shù)的應急通信設(shè)備具備較高的靈活性，但是通常不具備公網(wǎng)接入的能力；基于衛(wèi)星通信技術(shù)的應急通信設(shè)備具備較大的傳輸距離，較大的靈活性，但是費用高昂；基于WiFi技術(shù)的應急通信設(shè)備具備最低的成本優(yōu)勢，但是性能較差。

對比如下

本方案提出了一種多業(yè)務(wù)便攜式寬帶應急通信設(shè)備，同時支持公網(wǎng)接入、自組網(wǎng)接入，WIFi熱點，北斗/GPS定位及視頻編碼，可廣泛用于電力巡檢，搶險救災、臨時會議、森林防火、公安消防等場合。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

該設(shè)備基于Qualcomm Atheros的高性能WLAN SoC AR9344實現(xiàn)。如圖所示，AR9344本身自帶的WLAN MAC/基帶/射頻可實現(xiàn)無線熱點，便于其他終端設(shè)備（如手機、筆記本電腦）接入網(wǎng)絡(luò)；AR9344的PCIe接口可用于連接PRM自組網(wǎng)收發(fā)器，實現(xiàn)寬帶自組網(wǎng)，在不依賴任何基礎(chǔ)設(shè)施的情況下即可實現(xiàn)遠距離傳輸；AR9344的USB接口可用于連接LTE模塊，實現(xiàn)公網(wǎng)接入；AR9344的串口可以連接北斗/GPS定位模塊，實現(xiàn)定位；AR9344的網(wǎng)口，其中一個用于連接外部設(shè)備，另一個用于連接視頻編碼板，使得設(shè)備具備視頻編碼、傳輸?shù)哪芰Αｋ娫垂芾砟K為整機提供穩(wěn)定的電源，保證設(shè)備的正常運行。

3 處理器AR9344

AR9344是Qualcomm Atheros的WLAN SoC，內(nèi)核為MIPS 74Kc，主頻高達533MHz，具有極高的集成度。適合開發(fā)無線路由器，無線AP，無線網(wǎng)橋等。

AR9344集成了一個PCI-e Root Complex及一個PCI-e Endpoint接口，一個5端口百兆以太網(wǎng)交換機，一個MII/RMII/RGMII接口，一個USB2.0 MAC/PHY，支持DDR1/DDR2 SDRAM，支持SPI接口的Flash，支持NAND Flash。AR9344的I2S/SPDIF音頻輸出接口可以連接音頻編解碼芯片，實現(xiàn)音頻相關(guān)的應用。

AR9344內(nèi)部集成了高性能的MAC/基帶/射頻，支持2.4GHz/5GHz 2×2 MIMO，最高可提供300Mbps的無線帶寬。AR9344內(nèi)部框圖如下所示

4 PRM自組網(wǎng)收發(fā)器

PRM自組網(wǎng)收發(fā)器基于Qualcomm Atheros的高性能無線收發(fā)器AR9582實現(xiàn)，如圖所示，AR9582的射頻輸出信號通過混頻器RFFC2071進行頻譜搬移，用于支持1435MHz頻段，并經(jīng)過驅(qū)動放大器、功率放大器、低通濾波器送至天線；天線接收到的1435MHz射頻信號經(jīng)過低噪聲放大器、聲表濾波器后送至混頻器RFFC2071進行頻譜搬移，并最終送至AR9582。

4.1 無線收發(fā)器AR9582

AR9582是Qualcomm Atheros推出的一款高性能無線收發(fā)器，支持2*2 MIMO，支持5/10/20/40MHz信道帶寬，具有PCI-e高速接口，最高無線數(shù)據(jù)帶寬可達300Mbps。AR9582內(nèi)部集成了MAC，基帶處理器，模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器，2*2 MIMO射頻收發(fā)器，PCI-e接口，并具有較低的功耗。AR9582的內(nèi)部框圖如下圖所示。

AR9582主要特征

• 支持2*2 MIMO，提高了有效覆蓋距離與吞吐量
• 最高無線數(shù)據(jù)帶寬為300Mbps
• 片上一次寫入時存儲器
• 支持WEP，TKIP，AES，WAPI硬件加密方式
• 具有PCI Express 1.1接口
• 支持5/10/20/40MHz信道帶寬

4.2 RFFC2071

RFFC2071是Qorvo推出的高集成度，高線性射頻芯片，內(nèi)部包括寬帶 VCO, PLL和混頻器。內(nèi)部框圖如下所示。

RFFC2071的主要特征如下：

• 85MHz-2700MHz本振頻率范圍
• 典型步進1.5Hz
• 全集成低相位噪聲VCO與LO緩沖器
• 相位噪聲典型值為0.18 Degree RMS@1GHz
• 高線性度混頻器
• 30-2700MHz混頻器頻率范圍
• 輸入IP3可達23dBm

4.3 驅(qū)動放大器

AH323-G是Qorvo推出的高動態(tài)范圍兩級驅(qū)動放大器，可以在較大的頻率范圍內(nèi)達到50dBm的OIP3及33dBm的P1dB，僅消耗680mA電流。AH323-G使用了InGaP/GaAs HBT工藝，使其適用于小型化設(shè)備。

AH323-G主要特征如下：

• 700-2700MHz工作頻率范圍
• 1dB壓縮點可達33dBm
• OIP3可達50dBm
• WCDMA鄰道抑制比可達-50dBc
• 內(nèi)部級間匹配
• 回波損耗優(yōu)于-14dB
• 5V供電電源

4.4 功率放大器

AP561-F是Qorvo推出的高動態(tài)范圍寬帶功率放大器，可在900-2700MHz頻率范圍內(nèi)工作，最大線性輸出功率可達39dBm。AP561-F AH323-G使用了InGaP/GaAs HBT工藝，使其適用于小型化設(shè)備。

AP561-F主要特征如下：

• 700-2900MHz工作頻率范圍
• 1dB壓縮點可達39dBm
• 12V供電電壓
• 鄰道抑制比可達-50dbc
• EVM可達1.5%
• 增益可達13dB
• 具備快速關(guān)閉的能力

4.5 低噪聲放大器

TQP3M9037是Qorvo推出的超低噪聲，高線性低噪聲放大器。

TQP3M9037主要特征如下：

• 0.7-6GHz工作頻率范圍
• 超低噪聲，可達0.4dB
• 高增益，可達20dB
• 高線性，可達35dBm
• 可承受高達22dBm連續(xù)輸入波
• 片上匹配
• 內(nèi)置有源偏置電路
• 具備關(guān)斷功能

5 LTE模塊

華為ME909S是基于海思芯片方案的物聯(lián)網(wǎng)無線通信模塊，ME909S系列4G模塊集成華為海思芯片平臺，繼承華為領(lǐng)先的LTE技術(shù)，集成DDR降低成本，采用車規(guī)級質(zhì)量管控。同時作為全球首款Cat4 LTE工業(yè)模塊，同步開放FOTA易升級、降低維護成本。

ME909S系列是車載、跟蹤、工業(yè)路由器、安防監(jiān)控、工業(yè)平板等行業(yè)應用的首選產(chǎn)品。

ME909S主要特征如下：

6 北斗/GPS模塊

和芯星通 UM220-IV N雙系統(tǒng)高性能GNSS模塊，基于具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的雙系統(tǒng)多頻率高性能SoC芯片，能夠同時支持 BD2 B1、GPS L 11兩個頻點。UM220-III N外形尺寸緊湊，采用SMT焊焊盤，支持標準取放及回流焊接全自動化集成，尤其適用于低低成本、低功耗領(lǐng)域。

UM220-IV主要特征如下：

7 視頻編碼板

視頻編碼板可根據(jù)客戶實際需求選配，本文不展開討論。