專利名稱：一種短程無線網(wǎng)絡(luò)中的接收數(shù)據(jù)解碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種短程無線網(wǎng)絡(luò)中的接收數(shù)據(jù)解碼方法，尤其涉及短程無線網(wǎng)絡(luò)中 的數(shù)據(jù)接收和解調(diào)方法，屬于無線通信的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代的無線網(wǎng)絡(luò)通信采用包傳輸機(jī)制，接收機(jī)在檢測到發(fā)給自己的信號(hào)后，通過 射頻將無線信號(hào)接收下來，再經(jīng)過采樣后得到基帶接收信號(hào)。對(duì)于基帶接收信號(hào)，首先利用 包頭數(shù)據(jù)完成時(shí)間、載波同步和幀定界操作，找到有效傳送信息在包結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)信息中的位置。利用基帶接收信號(hào)完成傳送信息的恢復(fù)就是數(shù)據(jù)解調(diào)，它直接決定了接收信號(hào)與 真實(shí)發(fā)送信息的一致性，決定了整個(gè)收發(fā)性能的好壞。因此，數(shù)據(jù)解調(diào)是現(xiàn)代無線網(wǎng)絡(luò)通信 系統(tǒng)中至關(guān)重要的問題。擴(kuò)頻通信是現(xiàn)在一種常用的通信方式，擴(kuò)頻系統(tǒng)中擴(kuò)頻序列一般都具有良好的自 相關(guān)特性，通過使用已知的擴(kuò)頻序列作為接收機(jī)本地的參考信號(hào)，常規(guī)的數(shù)據(jù)解調(diào)可以靠 接收信號(hào)和接收機(jī)本地的參考信號(hào)之間做匹配相關(guān)來完成。當(dāng)接收信號(hào)中的擴(kuò)頻序列和本 地參考信號(hào)中的擴(kuò)頻序列對(duì)齊且完全匹配時(shí)，相關(guān)值會(huì)表現(xiàn)出一個(gè)峰值，而在其它情況下， 相關(guān)值接近于零。但是，當(dāng)接收信號(hào)中存在頻率偏移時(shí)，接收信號(hào)和接收機(jī)本地參考信號(hào)的 相關(guān)值會(huì)受到很大影響，特別是在大頻偏條件下，即使接收信號(hào)中的擴(kuò)頻序列和參考信號(hào) 中的擴(kuò)頻序列對(duì)齊時(shí)，相關(guān)值也不再是最大相關(guān)值。接收信號(hào)中出現(xiàn)這么大的頻偏主要是 因?yàn)槎坛虩o線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)上都使用低造價(jià)的晶體振蕩器，這種振蕩器的偏差可 以達(dá)到士40ppm以上，對(duì)于工作在900MHz頻段的系統(tǒng)來講，這么大的偏差可以造成72KHz 的頻率偏移，如果一個(gè)擴(kuò)頻序列的周期是16 μ s，則意味著在這一個(gè)周期里頻偏造成的相位 偏差達(dá)到了 士 2. 304JI。為了能夠使用匹配相關(guān)的方法完成數(shù)據(jù)解調(diào)同步，需要先估計(jì)出頻偏的大小并根 據(jù)估計(jì)值對(duì)接收信號(hào)予以校正。前后差分是頻偏估計(jì)中常用的一種方法，它利用接收信號(hào) 中前同步頭處擴(kuò)頻序列的周期性，相隔一個(gè)擴(kuò)頻序列周期對(duì)前后兩個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行差分，即 后一個(gè)點(diǎn)乘以前一個(gè)點(diǎn)的共軛，以去掉接收信號(hào)中擴(kuò)頻序列本身的相位，只留下頻偏造成 的相位差，從而估計(jì)出頻偏的值。但是，因?yàn)橄辔还烙?jì)的區(qū)間是-η η，所以這種方法只 能估計(jì)出-1/2TS 1/2TS之間的頻偏，這里Ts是擴(kuò)頻序列的周期。另外，估計(jì)誤差和相位 補(bǔ)償操作引入的誤差會(huì)進(jìn)一步影響解調(diào)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種短程無線網(wǎng)絡(luò)中的接收數(shù)據(jù)解碼方法，利用擴(kuò)頻序列良 好的相關(guān)特性，首先將接收數(shù)字信號(hào)進(jìn)行間前后相關(guān)，得到一個(gè)新的接收相關(guān)值序列；對(duì)本 地16組擴(kuò)頻調(diào)制序列進(jìn)行相同的前后相關(guān)操作，亦可得到16組新的本地相關(guān)值序列；將接 收相關(guān)值序列分別與16組本地相關(guān)值序列相關(guān)，得到一組相關(guān)值序列，尋找最大相關(guān)值位置的二進(jìn)制表示，作為數(shù)據(jù)解調(diào)的結(jié)果。本發(fā)明提出的短程無線網(wǎng)絡(luò)中的接收數(shù)據(jù)解碼方法，包括以下各步驟(1)接收短程無線網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送端發(fā)出的射頻信號(hào)，進(jìn)行下變頻得到基帶接收信號(hào)， 對(duì)該基帶接收信號(hào)進(jìn)行2倍采樣得到采樣接收信號(hào)，采樣間隔時(shí)間記為Tc ；(2)短程無線網(wǎng)絡(luò)中的接收端從上述接收信號(hào)中的時(shí)間同步點(diǎn)開始，讀取一個(gè)碼 元周期長度的接收信號(hào)，該接收信號(hào)序列記為r = [Γι，r2，. . .，rN]，其中N表示一個(gè)碼元周 期長度內(nèi)的采樣信號(hào)個(gè)數(shù)；(3)對(duì)上述接收信號(hào)逐點(diǎn)進(jìn)行共軛操作，得到共軛采樣信號(hào)序列r'= W^2Vir1；]， 使共軛采樣信號(hào)序列中的每個(gè)信號(hào)與該信號(hào)M個(gè)采樣間隔后的采樣信號(hào)相乘，得到一個(gè)前 后相關(guān)后的接收相關(guān)值序列，記為C = [ci; C2, ... , cN_M]，其中C, ·η+Μ，( ·廣表示共軛 操作，M表示前后相關(guān)間隔的采樣信號(hào)個(gè)數(shù)，且M < N ；(4)短程無線網(wǎng)絡(luò)中的接收端分別對(duì)16組本地?cái)U(kuò)頻調(diào)制復(fù)序列逐點(diǎn)進(jìn)行共軛操 作，得到共軛本地復(fù)序列，記為S' i = [Sia*, Si,;, . . .，Si,/]，使共軛本地復(fù)序列中的每個(gè) 信號(hào)與該本地序列M個(gè)采樣間隔后的本地信號(hào)相乘，得到新的16組前后相關(guān)后的接收相關(guān) 值序列，記為記為 Li = [lia, Iij2, · · ·，、^!，其中/^ = s[j · γ+Μ,/ = 1，2,...，16;(5)將上述相關(guān)值序列C進(jìn)行共軛后，分別與上述16組前后相關(guān)后的本地相關(guān)值
N-M
序列Li進(jìn)行相關(guān)，得到第二次相關(guān)值序列R = (RijR2,.. .，R1J，其中尺=Clk 二 YjC1 -Iki，
i=\
(·廣表示共軛操作;(6)從上述第二次相關(guān)值序列中找到最大值& =argmaX|R|j，與該最大相關(guān)值相
k
對(duì)應(yīng)的序列位置值減去一，可以得到其二進(jìn)制表示，即為接收解碼的結(jié)果，也就是發(fā)送端的 數(shù)據(jù)比特。本發(fā)明提出的短程無線網(wǎng)絡(luò)中的接收數(shù)據(jù)解碼方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明方法使用前后相關(guān)的差分算法，避免了載波頻率偏移對(duì)算法性能的影 響，有效提高解碼的準(zhǔn)確度；(2)本發(fā)明方法的解碼算法無需先對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行頻偏補(bǔ)償后再與本地序列進(jìn)行 相關(guān)解碼，避免了頻偏估計(jì)和補(bǔ)償過程中帶來的估計(jì)誤差，提高了解碼的準(zhǔn)確性；(3)本發(fā)明方法不需要對(duì)載波頻率進(jìn)行估計(jì)和補(bǔ)償，降低了接收系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜 度和簡化了接收算法。


圖1是本發(fā)明提出的接收數(shù)據(jù)解碼方法的流程框圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的短程無線網(wǎng)絡(luò)中的接收數(shù)據(jù)解碼方法，其流程框圖如圖1所示，首 先接收短程無線網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送端發(fā)出的射頻信號(hào)，進(jìn)行下變頻得到基帶接收信號(hào)，對(duì)該基帶 接收信號(hào)以T。為時(shí)間間隔進(jìn)行采樣，得到基帶2倍采樣接收信號(hào)；然后從上述接收信號(hào) 的時(shí)間同步點(diǎn)開始，讀取一個(gè)碼片周期長度的接收信號(hào)，該接收信號(hào)序列記為r = Lr1,r2, . . . , rN]，其中N表示一個(gè)碼元周期時(shí)間的采樣信號(hào)個(gè)數(shù)；將上述接收信號(hào)逐點(diǎn)進(jìn)行共 軛操作，得到共軛采樣信號(hào)序列!·'=[<，<，...，‘]，使共軛采樣信號(hào)序列中的每個(gè)信號(hào)與該信 號(hào)M個(gè)采樣間隔后的采樣信號(hào)相乘，得到一個(gè)前后相關(guān)后的接收相關(guān)值序列，記為C = [C1, C2, ... , cN_M]，其中q = r； · rl+M , (·)*表示共軛操作，M表示前后相關(guān)間隔的采樣信號(hào)個(gè)數(shù)， 且M < N ；分別對(duì)短程無線網(wǎng)絡(luò)中接收端的16組本地?cái)U(kuò)頻調(diào)制復(fù)序列逐點(diǎn)進(jìn)行共軛操作， 得到共軛本地復(fù)序列，記為s' i = [SiiAsi,;,.. .，Si,/]，使共軛本地復(fù)序列中的每個(gè)信號(hào) 與該本地序列M個(gè)采樣間隔后的本地信號(hào)相乘，得到新的16組前后相關(guān)后的接收相關(guān)值序 列，記為記為Li = [Iia，Ii,2，· · ·，1^』，其中/,,, ^^人庫，^口，…如；將接收相關(guān)值序 列C進(jìn)行共軛后，分別與上述16組前后相關(guān)后的本地相關(guān)值序列Li進(jìn)行相關(guān)，得到第二次
相關(guān)值序列R = {R1; R2, ...，R1J，其中氏=CiLk = Xd，( ·廣表示共軛操作；從上述
第二次相關(guān)值序列中找到最大值&=Mg maxiRil·與該最大相關(guān)值相對(duì)應(yīng)的序列位置值減
去一，可以得到其二進(jìn)制表示，即為接收解碼的結(jié)果，也就是發(fā)送端的數(shù)據(jù)比特。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)介紹本發(fā)明的方法。本發(fā)明提出的短程無線網(wǎng)絡(luò)中的接收數(shù)據(jù)解碼方法如圖1所示，首先對(duì)接收信號(hào) 進(jìn)行下變頻處理和采樣，采樣周期τ取碼片周期T。的一半。在IEEE802. 15. 4b標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定 了碼元周期Ts是碼片周期T。的16倍，因此每個(gè)周期的碼元信號(hào)采樣得到N = Ts/T = 32個(gè) 采樣點(diǎn)。在IEEE802. 15. 4b標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了無線數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采用包傳輸結(jié)構(gòu)，即每次只傳送一 定量的數(shù)據(jù)，在每個(gè)數(shù)據(jù)包的前面需要首先傳送導(dǎo)頻序列，用來讓接收機(jī)知道數(shù)據(jù)是否達(dá) 到接收機(jī)前端，并用來完成接受增益控制、時(shí)間同步和載波頻率同步。在該實(shí)施例中，考慮 前端的時(shí)間同步已經(jīng)完成，并以該時(shí)間同步點(diǎn)為起始選取基帶數(shù)字接收信號(hào)中一個(gè)周期長 度為N的接收序列，記為r = Lr1, r2, . . . , rN]。通常的數(shù)據(jù)解碼都是將接收信號(hào)分別與本地?cái)U(kuò)頻序列相關(guān)，得到一組相關(guān)值序 列，再通過尋找最大相關(guān)值相對(duì)應(yīng)的序列位置的二進(jìn)制表示，得到解碼的結(jié)果。但是對(duì)于存 在頻率偏移的無線通信系統(tǒng)來說，接收信號(hào)與本地序列的相關(guān)值會(huì)受到頻偏的嚴(yán)重影響， 最大相關(guān)值已不再對(duì)應(yīng)接收信號(hào)與本地序列的匹配程度，因此在頻偏情況下直接相關(guān)來完 成數(shù)據(jù)解碼是不可行的?？紤]到頻率偏移對(duì)接收信號(hào)主要造成相位偏移的影響，并且對(duì)于相同時(shí)間間隔的 采樣點(diǎn)來說，接收信號(hào)的相位疊加了線性變化的相位?？紤]到頻率偏移對(duì)接收信號(hào)相位的 影響是線性變化的，既相同時(shí)間間隔內(nèi)頻偏引起的相位偏移是相同的，首先通過一定間隔 的前后相關(guān)克服頻率偏移對(duì)接收信號(hào)的影響。將r中的接收信號(hào)逐點(diǎn)進(jìn)行共軛操作，得到共軛采樣信號(hào)序列r'= W^vIr1；]，使 共軛采樣信號(hào)序列中的每個(gè)信號(hào)與該信號(hào)M個(gè)采樣間隔后的采樣信號(hào)相乘，得到一個(gè)前后 相關(guān)后的接收相關(guān)值序列，記為C = [ci; C2, ... , cN_M]，其中Ci 二 r: . rl+u，i = \,2”..,N,其中( 廣表示共軛操作，M表示前后相關(guān)間隔的采樣信號(hào)個(gè)數(shù)，其取值M < N，一 般采用一個(gè)碼片時(shí)間間隔內(nèi)的采樣信號(hào)個(gè)數(shù)，即M = 4。在對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行前后相關(guān)后，接收序列已經(jīng)發(fā)生了變化，為了保證與本地序列進(jìn)行相關(guān)時(shí)，最大相關(guān)值能反應(yīng)接收信號(hào)與本地信號(hào)的匹配程度，需要對(duì)本地序列進(jìn)行相 同的前后相關(guān)操作。分別對(duì)短程無線網(wǎng)絡(luò)中16組本地?cái)U(kuò)頻調(diào)制復(fù)序列逐點(diǎn)進(jìn)行共軛操作， 得到共軛本地復(fù)序列，記為s' i = [SiiAsi,;,.. .，Si,/]，使共軛本地復(fù)序列中的每個(gè)信號(hào) 與該本地序列M個(gè)采樣間隔后的本地信號(hào)相乘， 得到新的16組前后相關(guān)后的接收相關(guān)值序列，記為Li = [lia, Iij2, ... , Ii,N_M]。將前后相關(guān)的接收相關(guān)值序列C進(jìn)行共軛后，分別與上述16組前后相關(guān)后的本地 相關(guān)值序列Li進(jìn)行相關(guān)，并將相關(guān)值進(jìn)行累加 得到第二次相關(guān)值序列R = (R1, R2, ... , R16I。對(duì)上述N個(gè)接收相關(guān)值短序列分別將所有相關(guān)值的幅度的平方值累加，
得到每個(gè)接收相關(guān)值短序列的序列能量平均值。 從第二次相關(guān)值序列中找到最大值， Ri = arg maxjR|}， 與該最大相關(guān)值相對(duì)應(yīng)的序列位置減一后的二進(jìn)制表示，即為接收解碼的結(jié)果， 也就是發(fā)送端的數(shù)據(jù)比特。其中，如果￡ = 1，解碼結(jié)果為0000 ；如果(=2，解碼結(jié)果為0001， 以此類推。
權(quán)利要求
一種短程無線網(wǎng)絡(luò)中的接收數(shù)據(jù)解碼方法，其特征在于該方法包括以下各步驟(1)接收短程無線網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送端發(fā)出的射頻信號(hào)，進(jìn)行下變頻得到基帶接收信號(hào)，對(duì)該基帶接收信號(hào)進(jìn)行2倍采樣得到采樣接收信號(hào)，采樣間隔時(shí)間記為TC；(2)短程無線網(wǎng)絡(luò)中的接收端從上述接收信號(hào)中的時(shí)間同步點(diǎn)開始，讀取一個(gè)碼元周期長度的接收信號(hào)，該接收信號(hào)序列記為r＝[r1，r2，...，rN]，其中N表示一個(gè)碼元周期長度內(nèi)的采樣信號(hào)個(gè)數(shù)；(3)對(duì)上述接收信號(hào)逐點(diǎn)進(jìn)行共軛操作，得到共軛采樣信號(hào)序列使共軛采樣信號(hào)序列中的每個(gè)信號(hào)與該信號(hào)M個(gè)采樣間隔后的采樣信號(hào)相乘，得到一個(gè)前后相關(guān)后的接收相關(guān)值序列，記為C＝[c1，c2，...，cN M]，其中(·)*表示共軛操作，M表示前后相關(guān)間隔的采樣信號(hào)個(gè)數(shù)，且M≤N；(4)短程無線網(wǎng)絡(luò)中的接收端分別對(duì)16組本地?cái)U(kuò)頻調(diào)制復(fù)序列逐點(diǎn)進(jìn)行共軛操作，得到共軛本地復(fù)序列，記為s′i＝[si，1*，si，2*，...，si，N*]，使共軛本地復(fù)序列中的每個(gè)信號(hào)與該本地序列M個(gè)采樣間隔后的本地信號(hào)相乘，得到新的16組前后相關(guān)后的接收相關(guān)值序列，記為記為Li＝[li，1，li，2，...，li，N M]，其中(5)將上述相關(guān)值序列C進(jìn)行共軛后，分別與上述16組前后相關(guān)后的本地相關(guān)值序列Li進(jìn)行相關(guān)，得到第二次相關(guān)值序列R＝{R1，R2，...，R16}，其中(·)*表示共軛操作；(6)從上述第二次相關(guān)值序列中找到最大值與該最大相關(guān)值相對(duì)應(yīng)的序列位置值減去一，可以得到其二進(jìn)制表示，即為接收解碼的結(jié)果，也就是發(fā)送端的數(shù)據(jù)比特。F2009100849188C0000011.tif,F2009100849188C0000012.tif,F2009100849188C0000013.tif,F2009100849188C0000014.tif,F2009100849188C0000015.tif
全文摘要
本發(fā)明涉及一種短程無線網(wǎng)絡(luò)中的接收數(shù)據(jù)解碼方法，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。首先利用發(fā)射擴(kuò)頻序列良好的相關(guān)特性，將接收數(shù)字信號(hào)進(jìn)行間前后相關(guān)，得到一組新的接收相關(guān)值序列；對(duì)本地?cái)U(kuò)頻調(diào)制序列進(jìn)行相同的前后相關(guān)操作，得到16組新的本地相關(guān)值序列；將接收相關(guān)值序列分別與本地相關(guān)值序列進(jìn)行相關(guān)，得到一組相關(guān)值序列；根據(jù)所有相關(guān)值的最大值對(duì)應(yīng)的序列位置，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)解碼。本發(fā)明接收數(shù)據(jù)解碼方法，降低了解碼的計(jì)算量，提高了頻率偏移影響下數(shù)據(jù)解碼的性能，使接收機(jī)具有更低的功耗以及在更大頻率偏移情況下的接收性能。
文檔編號(hào)H04B1/707GK101902248SQ200910084918
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者張良, 趙振豐 申請(qǐng)人:北京威訊紫晶科技有限公司