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基于gsm飛地壓擴(kuò)系統(tǒng)的無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸方法及系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:7769665閱讀:257來源:國知局
基于gsm飛地壓擴(kuò)系統(tǒng)的無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于GSM飛地壓擴(kuò)系統(tǒng)的無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及方法,該系統(tǒng)包括上位機(jī)、近端機(jī)以及遠(yuǎn)端機(jī)。而該方法包括:將監(jiān)控量數(shù)據(jù)發(fā)送至近端機(jī);近端機(jī)生成參考信號以及對監(jiān)控量數(shù)據(jù)依次進(jìn)行打包、循環(huán)冗余校驗編碼、4B/5B編碼以及FSK調(diào)制處理后得到FSK調(diào)制數(shù)據(jù),并將FSK調(diào)制數(shù)據(jù)和參考信號發(fā)送至遠(yuǎn)端機(jī);遠(yuǎn)端機(jī)根據(jù)參考信號進(jìn)行頻偏估計以實現(xiàn)頻偏校正,以及對FSK調(diào)制數(shù)據(jù)依次進(jìn)行FSK解調(diào)、4B/5B解碼、循環(huán)冗余校驗解碼以及解包處理后獲得監(jiān)控量數(shù)據(jù)。通過采用本發(fā)明,就能夠無需依賴GSM網(wǎng)絡(luò)以及SIM卡,節(jié)省成本,而且遠(yuǎn)端機(jī)還會實現(xiàn)頻偏估計校正,因此本發(fā)明的穩(wěn)定性和可靠性很高。本發(fā)明廣泛應(yīng)用于GSM飛地壓擴(kuò)系統(tǒng)中。
【專利說明】基于GSM飛地壓擴(kuò)系統(tǒng)的無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通訊領(lǐng)域,尤其涉及一種基于GSM飛地壓擴(kuò)系統(tǒng)的無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]技術(shù)詞解釋
[0003]4B/5B編碼:一種信道編碼的方法,用5比特的二進(jìn)制碼來代表4比特的二進(jìn)制碼,此編碼的目的是讓碼流產(chǎn)生足夠多的跳變。
[0004]FSK:頻移鍵控,通信系統(tǒng)中的調(diào)制方法。
[0005]CRC:循環(huán)冗余校驗,通信系統(tǒng)中的檢錯方法。
[0006]對于現(xiàn)有基于GSM飛地壓擴(kuò)系統(tǒng)的無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸方案,其主要是利用集成的GSM收發(fā)模塊和SM卡,通過短信或數(shù)傳的方式從而實現(xiàn)近端機(jī)對遠(yuǎn)端機(jī)的無線監(jiān)控,即現(xiàn)有基于GSM飛地壓擴(kuò)系統(tǒng)的無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸方案是依賴現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò),并且通過SIM卡發(fā)送短信來實現(xiàn)監(jiān)控信息的傳輸。然而,這種傳統(tǒng)的方案存在一些缺點,例如:數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾时容^緩慢,同時也不能傳輸大量的監(jiān)控信息;由于需要采用SIM卡以及利用短信方式來實現(xiàn)近端機(jī)對遠(yuǎn)端機(jī)的無線監(jiān)控,因此大大提高了成本;過度依賴現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò),因此,當(dāng)當(dāng)?shù)氐腉SM網(wǎng)絡(luò)信號非常微弱時,那么這一方案則變得不可靠,難以實現(xiàn)無線監(jiān)控,穩(wěn)定性極度低下。另外,現(xiàn)有基于GSM飛地壓擴(kuò)系統(tǒng)的無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸方案,其并沒有對遠(yuǎn)端機(jī)進(jìn)行頻偏校正,因此,容易出現(xiàn)監(jiān)控信息丟失,甚至出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明的目的是提供一種無需依賴GSM網(wǎng)絡(luò)、穩(wěn)定性高以及可靠性高的基于GSM飛地壓擴(kuò)系統(tǒng)的無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明的另一目的是提供一種無需依賴GSM網(wǎng)絡(luò)、穩(wěn)定性高以及可靠性高的基于GSM飛地壓擴(kuò)系統(tǒng)的無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸方法。
[0009]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:基于GSM飛地壓擴(kuò)系統(tǒng)的無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),該系統(tǒng)包括:
[0010]上位機(jī),用于將監(jiān)控量數(shù)據(jù)發(fā)送至近端機(jī);
[0011]近端機(jī),用于生成用于頻偏估計校正的參考信號,以及對由上位機(jī)傳來的監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且對接收的監(jiān)控量數(shù)據(jù)依次進(jìn)行打包處理、循環(huán)冗余校驗編碼處理、4B/5B編碼處理以及FSK調(diào)制處理后得到FSK調(diào)制數(shù)據(jù),接著將FSK調(diào)制數(shù)據(jù)和參考信號發(fā)送至遠(yuǎn)端機(jī);
[0012]遠(yuǎn)端機(jī),用于對由近端機(jī)傳來的參考信號和FSK調(diào)制數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且對接收的FSK調(diào)制數(shù)據(jù)依次進(jìn)行FSK解調(diào)處理、4B/5B解碼處理、循環(huán)冗余校驗解碼處理以及解包處理后獲得監(jiān)控量數(shù)據(jù),以及根據(jù)接收的參考信號進(jìn)行頻偏估計,進(jìn)而對遠(yuǎn)端機(jī)中的本地壓控振蕩器進(jìn)行頻率調(diào)整控制,以實現(xiàn)頻偏校正。[0013]進(jìn)一步,所述的近端機(jī)包括:
[0014]參考信號生成模塊,用于生成用于頻偏估計校正的參考信號,并且將生成的參考信號發(fā)送至第一信號發(fā)射單元;
[0015]第一 ARM處理器芯片,用于對由上位機(jī)傳來的監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且通過SPI協(xié)議進(jìn)而將監(jiān)控量數(shù)據(jù)發(fā)送至第一打包模塊;
[0016]第一打包模塊,用于對由第一 ARM處理器芯片傳來的監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處理,從而得到打包監(jiān)控量數(shù)據(jù),然后將打包監(jiān)控量數(shù)據(jù)發(fā)送至第一循環(huán)冗余校驗編碼模塊;
[0017]第一循環(huán)冗余校驗編碼模塊,用于對打包監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,然后在打包監(jiān)控量數(shù)據(jù)這一整個數(shù)據(jù)流的后面添加16比特的校驗碼,從而生成CRC校驗處理數(shù)據(jù),并且將CRC校驗處理數(shù)據(jù)發(fā)送至第一 4B/5B編碼模塊;
[0018]第一 4B/5B編碼模塊,用于對CRC校驗處理數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則從而將并行四位比特流的CRC校驗處理數(shù)據(jù)變成為并行五位比特流的數(shù)據(jù),然后,在所述并行五位比特流的數(shù)據(jù)的信息頭部插入校驗值,從而生成4B/5B編碼數(shù)據(jù),將生成的4B/5B編碼數(shù)據(jù)發(fā)送至第一 FSK調(diào)制模塊;
[0019]第一 FSK調(diào)制模塊,用于對4B/5B編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且對4B/5B編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行FSK調(diào)制處理,從而得到FSK調(diào)制數(shù)據(jù),然后將FSK調(diào)制數(shù)據(jù)發(fā)送至第一信號發(fā)射單元;
[0020]第一信號發(fā)射單元,用于對FSK調(diào)制數(shù)據(jù)以及參考信號進(jìn)行接收,并且對FSK調(diào)制數(shù)據(jù)以及參考信號依次進(jìn)行數(shù)字上變頻處理、數(shù)模轉(zhuǎn)換處理以及射頻處理后進(jìn)而得到射頻信號,并且將射頻信號通過天線發(fā)射至遠(yuǎn)端機(jī)。
[0021]進(jìn)一步,所述的遠(yuǎn)端機(jī)包括:
[0022]第一信號接收單元,用于對由近端機(jī)傳來的射頻信號進(jìn)行接收,并且對接收的射頻信號依次進(jìn)行射頻處理、模數(shù)轉(zhuǎn)換處理、數(shù)字下變頻處理以及數(shù)字濾波處理后,進(jìn)而得到FSK調(diào)制數(shù)據(jù)以及參考信號,然后將FSK調(diào)制數(shù)據(jù)發(fā)送至第一 FSK解調(diào)模塊,以及將參考信號發(fā)送至頻偏估計校正模塊;
[0023]第一 FSK解調(diào)模塊,用于對FSK調(diào)制數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且對FSK調(diào)制數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)后獲得FSK解調(diào)數(shù)據(jù),將FSK解調(diào)數(shù)據(jù)發(fā)送至第一 4B/5B解碼模塊;
[0024]第一 4B/5B解碼模塊,用于對FSK解調(diào)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且對FSK解調(diào)數(shù)據(jù)中的校驗值進(jìn)行檢測,從而判斷這一 FSK解調(diào)數(shù)據(jù)是否有效,當(dāng)判斷結(jié)果為這一 FSK解調(diào)數(shù)據(jù)是有效的,則根據(jù)校驗值從而獲得這一 FSK解調(diào)數(shù)據(jù)的開始位置,并且根據(jù)獲得的開始位置,從而對這一 FSK解調(diào)數(shù)據(jù)進(jìn)行4B/5B解碼處琿后獲得4B/5B解碼數(shù)據(jù),并將4B/5B解碼數(shù)據(jù)發(fā)送至第一循環(huán)冗余校驗解碼模塊;
[0025]第一循環(huán)冗余校驗解碼模塊,用于對4B/5B解碼數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且對4B/5B解碼數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗,當(dāng)校驗結(jié)果為出錯,則丟棄4B/5B解碼數(shù)據(jù)這一數(shù)據(jù)包,而當(dāng)校驗結(jié)果為正確,則除去4B/5B解碼數(shù)據(jù)中的校驗碼,從而獲得打包監(jiān)控量數(shù)據(jù),并將打包監(jiān)控量數(shù)據(jù)發(fā)送至第一解包模塊;
[0026]第一解包模塊,用于對打包監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且對打包監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行解包處理,從而獲得監(jiān)控量數(shù)據(jù),然后通過SPI協(xié)議進(jìn)而將監(jiān)控量數(shù)據(jù)發(fā)送至第二 ARM處理器
-H-* I I
心片;
[0027]第二 ARM處理器芯片,用于對監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且將監(jiān)控量數(shù)據(jù)發(fā)送至PC端,以實現(xiàn)PC端的監(jiān)控量設(shè)置以及將監(jiān)控信息反饋至近端機(jī)上;
[0028]頻偏估計校正模塊,用于對參考信號進(jìn)行接收,并且根據(jù)接收的參考信號進(jìn)行頻偏估計,進(jìn)而對遠(yuǎn)端機(jī)中的本地壓控振蕩器進(jìn)行頻率調(diào)整控制,以實現(xiàn)頻偏校正。
[0029]進(jìn)一步,所述的參考信號為IQ信號,而所述的頻偏估計校正模塊包括:
[0030]數(shù)據(jù)分段累加處理模塊,用于對IQ信號進(jìn)行接收,并且對IQ信號進(jìn)行采樣,然后
對IQ信號的前*個采樣點數(shù)值進(jìn)行疊加進(jìn)而得到第一疊加數(shù)據(jù),并將第一疊加數(shù)據(jù)發(fā)送
至復(fù)數(shù)相乘模塊,以及對IQ信號的后#個采樣點數(shù)值進(jìn)行疊加進(jìn)而得到第二疊加數(shù)據(jù),并


2
將第二疊加數(shù)據(jù)發(fā)送至Q路取反模塊;
[0031]Q路取反模塊,用于將第二疊加數(shù)據(jù)中的Q路信號取反后得到第三疊加數(shù)據(jù),并且將第三疊加數(shù)據(jù)發(fā)送至復(fù)數(shù)相乘模塊;
[0032]復(fù)數(shù)相乘模塊,用于對第一疊加數(shù)據(jù)和第三疊加數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且對第一疊加數(shù)據(jù)和第三疊加數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘后得到復(fù)數(shù)相乘數(shù)據(jù),將復(fù)數(shù)相乘數(shù)據(jù)發(fā)送至頻偏計算模塊;
[0033]頻偏計算模塊,用于對復(fù)數(shù)相乘數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且根據(jù)復(fù)數(shù)相乘數(shù)據(jù)進(jìn)而計算得出頻偏估計值后,將頻偏估計值發(fā)送至頻偏校正預(yù)處理模塊;
[0034]頻偏校正預(yù)處理模 塊,用于對頻偏估計值進(jìn)行接收,并且判斷頻偏估計值是正數(shù)還是負(fù)數(shù),當(dāng)頻偏估計值為正數(shù)時,則對遠(yuǎn)端機(jī)中的本地壓控振蕩器進(jìn)行正向調(diào)整,而當(dāng)頻偏估計值為負(fù)數(shù)時,則對遠(yuǎn)端機(jī)中的本地壓控振蕩器進(jìn)行負(fù)向調(diào)整,從而實現(xiàn)頻偏校正;
[0035]N表示采樣點的總個數(shù)。
[0036]進(jìn)一步,所述預(yù)設(shè)的規(guī)則,其具體為:
[0037]在并行四位比特流的CRC校驗處理數(shù)據(jù)變成為并行五位比特流的數(shù)據(jù)時,并行五位比特流的數(shù)據(jù)所包含的每一個5位比特碼組中不含多于3個O或者包含不少于2個I。
[0038]本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是:基于GSM飛地壓擴(kuò)系統(tǒng)的無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸方法,該方法包括:
[0039]上位機(jī)將監(jiān)控量數(shù)據(jù)發(fā)送至近端機(jī);
[0040]所述的近端機(jī)生成用于頻偏估計校正的參考信號;
[0041]所述的近端機(jī)對由上位機(jī)傳來的監(jiān)控量數(shù)據(jù)依次進(jìn)行打包處理、循環(huán)冗余校驗編碼處理、4B/5B編碼處理以及FSK調(diào)制處理后得到FSK調(diào)制數(shù)據(jù),接著將參考信號和FSK調(diào)制數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)端機(jī);
[0042]所述遠(yuǎn)端機(jī)對由近端機(jī)傳來的參考信號和FSK調(diào)制數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且根據(jù)接收的參考信號進(jìn)行頻偏估計,進(jìn)而對遠(yuǎn)端機(jī)中的本地壓控振蕩器進(jìn)行頻率調(diào)整控制,以實現(xiàn)頻偏校正;
[0043]所述遠(yuǎn)端機(jī)對接收的FSK調(diào)制數(shù)據(jù)依次進(jìn)行FSK解調(diào)處理、4B/5B解碼處理、循環(huán)冗余校驗解碼處理以及解包處理后獲得監(jiān)控量數(shù)據(jù)。
[0044]進(jìn)一步,所述的循環(huán)冗余校驗編碼處理這一步驟,其具體為:
[0045]對打包處理后輸出的打包監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,然后在打包監(jiān)控量數(shù)據(jù)這一整個數(shù)據(jù)流的后面添加16比特的校驗碼,從而生成CRC校驗處理數(shù)據(jù)。[0046]進(jìn)一步,所述的4B/5B編碼處理這一步驟,其具體為:
[0047]對CRC校驗處理數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則從而將并行四位比特流的CRC校驗處理數(shù)據(jù)變成為并行五位比特流的數(shù)據(jù),然后,在所述并行五位比特流的數(shù)據(jù)的信息頭部插入校驗值,從而生成4B/5B編碼數(shù)據(jù)。
[0048]進(jìn)一步,所述的參考信號為IQ信號,并且所述根據(jù)接收的參考信號進(jìn)行頻偏估計,進(jìn)而對遠(yuǎn)端機(jī)中的本地壓控振蕩器進(jìn)行頻率調(diào)整控制,以實現(xiàn)頻偏校正這一步驟,其具體為:[0049]對IQ信號進(jìn)行采樣;
[0050]對IQ信號的前f個采樣點數(shù)值進(jìn)行疊加進(jìn)而得到第一疊加數(shù)據(jù);
[0051]對IQ信號的后#個采樣點數(shù)值進(jìn)行疊加進(jìn)而得到第二疊加數(shù)據(jù),然后將第二疊
加數(shù)據(jù)中的Q路信號取反后得到第三疊加數(shù)據(jù);
[0052]對第一疊加數(shù)據(jù)和第三疊加數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘,進(jìn)而得到復(fù)數(shù)相乘數(shù)據(jù);
[0053]根據(jù)復(fù)數(shù)相乘數(shù)據(jù)進(jìn)而計算得出頻偏估計值;
[0054]判斷頻偏估計值是正數(shù)還是負(fù)數(shù),當(dāng)頻偏估計值為正數(shù)時,則對遠(yuǎn)端機(jī)中的本地壓控振蕩器進(jìn)行正向調(diào)整,而當(dāng)頻偏估計值為負(fù)數(shù)時,則對遠(yuǎn)端機(jī)中的本地壓控振蕩器進(jìn)行負(fù)向調(diào)整,從而實現(xiàn)頻偏校正;
[0055]N表示采樣點的總個數(shù)。
[0056]進(jìn)一步,所述預(yù)設(shè)的規(guī)則,其具體為:
[0057]在并行四位比特流的CRC校驗處理數(shù)據(jù)變成為并行五位比特流的數(shù)據(jù)時,并行五位比特流的數(shù)據(jù)所包含的每一個5位比特碼組中不含多于3個O或者包含不少于2個I。
[0058]本發(fā)明的有益效果是:通過采用本發(fā)明的系統(tǒng),就無需依賴GSM網(wǎng)絡(luò)以及SIM卡來進(jìn)行無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸,這樣不僅能夠節(jié)約成本,而且能夠大大提高無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。另外,本發(fā)明的遠(yuǎn)端機(jī)在接收處理監(jiān)控量數(shù)據(jù)的同時,還實現(xiàn)頻偏估計及校正,因此能夠減少監(jiān)控量數(shù)據(jù)丟失的情況,而且能夠提高監(jiān)控量數(shù)據(jù)識別的準(zhǔn)確度,以及進(jìn)一步地提高本發(fā)明系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
[0059]本發(fā)明的另一有益效果是:通過采用本發(fā)明的方法,GSM飛地壓擴(kuò)系統(tǒng)就無需依賴GSM網(wǎng)絡(luò)以及SM卡來進(jìn)行無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸,這樣不僅能夠節(jié)約成本,而且能夠大大提高無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。另外,遠(yuǎn)端機(jī)在接收處理監(jiān)控量數(shù)據(jù)的同時,還會實現(xiàn)頻偏估計及校正,因此能夠減少監(jiān)控量數(shù)據(jù)丟失的情況,提高監(jiān)控量數(shù)據(jù)識別的準(zhǔn)確度,以及進(jìn)一步地提高無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0060]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步說明:
[0061]圖1是頻偏的原理不意圖;
[0062]圖2是頻偏估計的數(shù)學(xué)模型示意圖;
[0063]圖3是本發(fā)明一種基于GSM飛地壓擴(kuò)系統(tǒng)的無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖;
[0064]圖4是本發(fā)明系統(tǒng)中第一信號發(fā)射單元的具體實施結(jié)構(gòu)框圖;[0065]圖5是本發(fā)明系統(tǒng)中第一信號接收單元的具體實施結(jié)構(gòu)框圖;
[0066]圖6是本發(fā)明系統(tǒng)中頻偏估計校正模塊的具體實施結(jié)構(gòu)框圖;
[0067]圖7是本發(fā)明一種基于GSM飛地壓擴(kuò)系統(tǒng)的無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸方法的步驟流程圖。
【具體實施方式】
[0068]為了能夠更好地對本發(fā)明的方法以及系統(tǒng)進(jìn)行理解,因此以下對CRC原理、頻偏以及頻偏估計的原理進(jìn)行解釋。
[0069]1、CRC 原理
[0070]在K位信息碼后再拼接R位的校驗碼,整個編碼長度為N位,因此,這種編碼又叫(N,K)碼。對于一個給定的(N,K)碼,可以證明存在一個最高次冪為N-K = R的多項式G(x)0根據(jù)G(X)可以生成K位信息的校驗碼,而G(X)叫做這個CRC碼的生成多項式。校驗碼的具體生成過程為:假設(shè)發(fā)送信息用信息多項式C(X)表示,將CU)左移R位,則可表示成CU) *2的R次方,這樣CU)的右邊就會空出R位,這就是校驗碼的位置。通過CU) *2的R次方除以生成多項式G(X)得到的余數(shù)就是校驗碼。
[0071]2、頻偏
[0072]在無線通信系統(tǒng)中,接收機(jī)一般有自己的振蕩器產(chǎn)生本地載波,并用這個載波和接收信號相乘實現(xiàn)下變頻。但由于多普勒頻移和振蕩器的精度等因素,使得接收信號的載波和本地載波并不完全同步,存在頻率偏移(簡稱頻偏)。如圖1所示,發(fā)送設(shè)備采用的中心頻率為f。,而在接收時,接收機(jī)希望能夠產(chǎn)生與發(fā)送設(shè)備同頻同相的載波從而實現(xiàn)下變
頻,但是由于頻偏的影 響,接收機(jī)得到的載波則變成I。
[0073]3、頻偏估計的原理
[0074]載波頻偏估計算法的原理就是利用接收的觀測信號構(gòu)造出待估計序列,然后經(jīng)過一定的運算處理得到頻偏值,隨后對接收機(jī)進(jìn)行頻偏補償,從而實現(xiàn)發(fā)射端和接收端的載波頻率同步。如圖2所示,其為頻偏估計的數(shù)學(xué)模型,其中s(t)是發(fā)送信號,Y(t)是接收到的信號。
[0075]而在AWGN信道中,接收濾波器的輸出信號可以表示為:
[0076]y(k) = c(k)eH2^k^+n(klk = \χ ………,N
[0077]其中c(k)是調(diào)制信號,N代表頻偏估計中利用的接收信號的數(shù)據(jù)長度N,&為采樣時間歸一化的未知載波頻偏。而Θ是初相位,一般如果只考慮頻偏估計,假設(shè)Θ為O或是已知,那么;;則代表均值為0,方差為σ 2的獨立同分布復(fù)高斯白噪聲。
[0078]以下對本發(fā)明的系統(tǒng)及方法進(jìn)行詳細(xì)的解釋和描述。
[0079]如圖3至所示,基于GSM飛地壓擴(kuò)系統(tǒng)的無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),該系統(tǒng)包括:
[0080]上位機(jī),用于將監(jiān)控量數(shù)據(jù)發(fā)送至近端機(jī);
[0081]近端機(jī),用于生成用于頻偏估計校正的參考信號,以及對由上位機(jī)傳來的監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且對接收的監(jiān)控量數(shù)據(jù)依次進(jìn)行打包處理、循環(huán)冗余校驗編碼處理、4Β/5Β編碼處理以及FSK調(diào)制處理后得到FSK調(diào)制數(shù)據(jù),接著將FSK調(diào)制數(shù)據(jù)和參考信號發(fā)送至遠(yuǎn)端機(jī);[0082]遠(yuǎn)端機(jī),用于對由近端機(jī)傳來的參考信號和FSK調(diào)制數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且對接收的FSK調(diào)制數(shù)據(jù)依次進(jìn)行FSK解調(diào)處理、4B/5B解碼處理、循環(huán)冗余校驗解碼處理以及解包處理后獲得監(jiān)控量數(shù)據(jù),以及根據(jù)接收的參考信號進(jìn)行頻偏估計,進(jìn)而對遠(yuǎn)端機(jī)中的本地壓控振蕩器進(jìn)行頻率調(diào)整控制,以實現(xiàn)頻偏校正。
[0083]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式,所述的近端機(jī)包括:
[0084]參考信號生成模塊,用于生成用于頻偏估計校正的參考信號,并且將生成的參考信號發(fā)送至第一信號發(fā)射單元;
[0085]第一 ARM處理器芯片,用于對由上位機(jī)傳來的監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且通過SPI協(xié)議進(jìn)而將監(jiān)控量數(shù)據(jù)發(fā)送至第一打包模塊;
[0086]第一打包模塊,用于對由第一 ARM處理器芯片傳來的監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處理,從而得到打包監(jiān)控量數(shù)據(jù),然后將打包監(jiān)控量數(shù)據(jù)發(fā)送至第一循環(huán)冗余校驗編碼模塊;
[0087]第一循環(huán)冗余校驗編碼模塊,用于對打包監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,然后在打包監(jiān)控量數(shù)據(jù)這一整個數(shù)據(jù)流的后面添加16比特的校驗碼,從而生成CRC校驗處理數(shù)據(jù),并且將CRC校驗處理數(shù)據(jù)發(fā)送至第一 4B/5B編碼模塊;
[0088]第一 4B/5B編碼模塊,用于對CRC校驗處理數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則從而將并行四位比特流的CRC校驗處理數(shù)據(jù)變成為并行五位比特流的數(shù)據(jù),然后,在所述并行五位比特流的數(shù)據(jù)的信息頭部插入校驗值,從而生成4B/5B編碼數(shù)據(jù),將生成的4B/5B編碼數(shù)據(jù)發(fā)送至第一 FSK調(diào)制模塊;
[0089]第一 FSK調(diào)制模塊,用于對4B/5B編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且對4B/5B編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行FSK調(diào)制處理,從而得到FSK調(diào)制數(shù)據(jù),然后將FSK調(diào)制數(shù)據(jù)發(fā)送至第一信號發(fā)射單元;
[0090]第一信號發(fā)射單元,用于對FSK調(diào)制數(shù)據(jù)以及參考信號進(jìn)行接收,并且對FSK調(diào)制數(shù)據(jù)以及參考信號依次進(jìn)行數(shù)字上變頻處理、數(shù)模轉(zhuǎn)換處理以及射頻處理后進(jìn)而得到射頻信號,并且將射頻信號通過天線發(fā)射至遠(yuǎn)端機(jī)。而第一打包模塊、第一循環(huán)冗余校驗編碼模塊、第一 4B/5B編碼模塊、第一 FSK調(diào)制模塊以及參考信號生成模塊均是通過第一 FPGA芯片進(jìn)而實現(xiàn)的。
[0091]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式,如圖4所示,所述第一信號發(fā)射單元包括第一數(shù)字上變頻處理模塊,所述第一數(shù)字上變頻處理模塊的輸出端依次連接有第一數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、第一射頻處理模塊以及第一天線,而所述第一 FSK調(diào)制模塊的輸出端與參考信號生成模塊的輸出端均與第一數(shù)字上變頻處理模塊的輸入端連接。由此可知,F(xiàn)SK調(diào)制數(shù)據(jù)和參考信號均依次經(jīng)過第一數(shù)字上變頻處理模塊、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、第一射頻處理模塊以及第一天線,進(jìn)而發(fā)射至遠(yuǎn)端機(jī)上。
[0092]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式,所述的遠(yuǎn)端機(jī)包括:
[0093]第一信號接收單元,用于對由近端機(jī)傳來的射頻信號進(jìn)行接收,并且對接收的射頻信號依次進(jìn)行射頻處理、模數(shù)轉(zhuǎn)換處理、數(shù)字下變頻處理以及數(shù)字濾波處理后,進(jìn)而得到FSK調(diào)制數(shù)據(jù)以及參考信號,然后將FSK調(diào)制數(shù)據(jù)發(fā)送至第一 FSK解調(diào)模塊,以及將參考信號發(fā)送至頻偏估計校正模塊;
[0094]第一 FSK解調(diào)模塊,用于對FSK調(diào)制數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且對FSK調(diào)制數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)后獲得FSK解調(diào)數(shù)據(jù),將FSK解調(diào)數(shù)據(jù)發(fā)送至第一 4B/5B解碼模塊;
[0095]第一 4B/5B解碼模塊,用于對FSK解調(diào)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且對FSK解調(diào)數(shù)據(jù)中的校驗值進(jìn)行檢測,從而判斷這一 FSK解調(diào)數(shù)據(jù)是否有效,當(dāng)判斷結(jié)果為這一 FSK解調(diào)數(shù)據(jù)是有效的,則根據(jù)校驗值從而獲得這一 FSK解調(diào)數(shù)據(jù)的開始位置,并且根據(jù)獲得的開始位置,從而對這一 FSK解調(diào)數(shù)據(jù)進(jìn)行4B/5B解碼處理后獲得4B/5B解碼數(shù)據(jù),并將4B/5B解碼數(shù)據(jù)發(fā)送至第一循環(huán)冗余校驗解碼模塊;
[0096]第一循環(huán)冗余校驗解碼模塊,用于對4B/5B解碼數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且對4B/5B解碼數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗,當(dāng)校驗結(jié)果為出錯,則丟棄4B/5B解碼數(shù)據(jù)這一數(shù)據(jù)包,而當(dāng)校驗結(jié)果為正確,則除去4B/5B解碼數(shù)據(jù)中的校驗碼,從而獲得打包監(jiān)控量數(shù)據(jù),并將打包監(jiān)控量數(shù)據(jù)發(fā)送至第一解包模塊;
[0097]第一解包模塊,用于對打包監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且對打包監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行解包處理,從而獲得監(jiān)控量數(shù)據(jù),然后通過SPI協(xié)議進(jìn)而將監(jiān)控量數(shù)據(jù)發(fā)送至第二 ARM處理器
-H-* I I
心片;
[0098]第二 ARM處理器芯片,用于對監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且將監(jiān)控量數(shù)據(jù)發(fā)送至PC端,以實現(xiàn)PC端的監(jiān)控量設(shè)置以及將監(jiān)控信息反饋至近端機(jī)上;
[0099]頻偏估計校正模塊,用于對參考信號進(jìn)行接收,并且根據(jù)接收的參考信號進(jìn)行頻偏估計,進(jìn)而對遠(yuǎn)端機(jī)中的本地壓控振蕩器進(jìn)行頻率調(diào)整控制,以實現(xiàn)頻偏校正,這樣則能夠減少監(jiān)控量數(shù)據(jù)丟失的情況,而且能夠提高監(jiān)控量數(shù)據(jù)識別的準(zhǔn)確度,從而進(jìn)一步地提高本發(fā)明系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。而頻偏估計校正模塊、第一 FSK解調(diào)模塊、第一 4B/5B解碼模塊、第一循環(huán)冗余校驗解碼模塊以及第一解包模塊均是通過第三FPGA芯片進(jìn)而實現(xiàn)的。
[0100]另外,根據(jù)近端機(jī)的數(shù)據(jù)處理流程可得出,所述的FSK解調(diào)數(shù)據(jù),其實質(zhì)為FSK調(diào)制數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)后還原得出的4B/5B編碼數(shù)據(jù),而所述的4B/5B解碼數(shù)據(jù),其實質(zhì)為4B/5B編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行4B/5B解碼處理后還原得出的并行四位比特流的CRC校驗處理數(shù)據(jù)。
[0101]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式,如圖5所示,第一信號接收單元包括第二天線,所述第二天線的輸出端依次連接有第二射頻處理模塊、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、第一數(shù)字下變頻處理模塊以及第一數(shù)字濾波處理模塊,所述第一數(shù)字濾波處理模塊的輸出端分別與第一 FSK解調(diào)模塊的輸入端以及頻偏估計校正模塊的輸入端連接。由此可知,由近端機(jī)傳來的射頻信號是依次經(jīng)過第二天線、第二射頻處理模塊、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、第一數(shù)字下變頻處理模塊以及第一數(shù)字濾波處理模塊后,從而還原得到FSK調(diào)制數(shù)據(jù)以及參考信號,接著,將FSK調(diào)制數(shù)據(jù)發(fā)送至第一 FSK解調(diào)模塊上進(jìn)行FSK解調(diào)處理,以及將參考信號發(fā)送至頻偏估計校正模塊上進(jìn)行頻偏估計校正處理。
[0102]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式,所述的參考信號為IQ信號,而如圖6所示,所述的頻偏估計校正模塊包括:
[0103]數(shù)據(jù)分段累加處理模塊,用于對IQ信號進(jìn)行接收,并且對IQ信號進(jìn)行采樣,然后對IQ信號的前I個采樣點數(shù)值進(jìn)行疊加進(jìn)而得到第一疊加數(shù)據(jù),并將第一疊加數(shù)據(jù)發(fā)送
至復(fù)數(shù)相乘模塊,以及對IQ信號的后*個采樣點數(shù)值進(jìn)行疊加進(jìn)而得到第二疊加數(shù)據(jù),并將第二疊加數(shù)據(jù)發(fā)送至Q路取反模塊;
[0104]Q路取反模塊,用于將第二疊加數(shù)據(jù)中的Q路信號取反后得到第三疊加數(shù)據(jù),并且將第三疊加數(shù)據(jù)發(fā)送至復(fù)數(shù)相乘模塊;
[0105]復(fù)數(shù)相乘模塊,用于對第一疊加數(shù)據(jù)和第三疊加數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且對第一疊加數(shù)據(jù)和第三疊加數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘后得到復(fù)數(shù)相乘數(shù)據(jù),將復(fù)數(shù)相乘數(shù)據(jù)發(fā)送至頻偏計算模塊;
[0106]頻偏計算模塊,用于對復(fù)數(shù)相乘數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且根據(jù)復(fù)數(shù)相乘數(shù)據(jù)進(jìn)而計算得出頻偏估計值后,將頻偏估計值發(fā)送至頻偏校正預(yù)處理模塊;
[0107]頻偏校正預(yù)處理模塊,用于對頻偏估計值進(jìn)行接收,并且判斷頻偏估計值是正數(shù)還是負(fù)數(shù),當(dāng)頻偏估計值為正數(shù)時,則對遠(yuǎn)端機(jī)中的本地壓控振蕩器進(jìn)行正向調(diào)整,而當(dāng)頻偏估計值為負(fù)數(shù)時,則對遠(yuǎn)端機(jī)中的本地壓控振蕩器進(jìn)行負(fù)向調(diào)整,從而實現(xiàn)頻偏校正;
[0108]N表示采樣點的總個數(shù)。
[0109]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式,所述預(yù)設(shè)的規(guī)則,其具體為:
[0110]在并行四位比特流的CRC校驗處理數(shù)據(jù)變成為并行五位比特流的數(shù)據(jù)時,并行五位比特流的數(shù)據(jù)所包含的每一個5位比特碼組中不含多于3個O或者包含不少于2個I。
[0111]另外根據(jù)上述可知,第二 ARM處理器芯片是用于對監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且將監(jiān)控量數(shù)據(jù)發(fā)送至PC端,以實現(xiàn)PC的監(jiān)控量設(shè)置以及將監(jiān)控信息反饋至近端機(jī)上。由此可得,遠(yuǎn)端機(jī)還用于將監(jiān)控信息反饋至近端機(jī),因此,所述的遠(yuǎn)端機(jī)還包括第二打包模塊、第二循環(huán)冗余校驗編碼模塊、第二 4B/5B編碼模塊、第二 FSK調(diào)制模塊以及第二信號發(fā)射單元,而由PC端反饋的監(jiān)控信息,其首先發(fā)送第二 ARM處琿器芯片上,然后依次經(jīng)過第二打包模塊、第二循環(huán)冗余校驗編碼模塊、第二 4B/5B編碼模塊、第二 FSK調(diào)制模塊以及第二信號發(fā)射單元后,進(jìn)而發(fā)送近端機(jī)上。而第二打包模塊、第二循環(huán)冗余校驗編碼模塊、第二 4B/5B編碼模塊以及第二 FSK調(diào)制模塊均是通過第四FPGA芯片進(jìn)而實現(xiàn)的。
[0112]相應(yīng)地,所述的近端機(jī)應(yīng)還包括第二信號接收單元、第二 FSK解調(diào)模塊、第二4B/5B解碼模塊、第二循環(huán)冗余校驗解碼模塊以及第二解碼模塊,而由遠(yuǎn)端機(jī)傳來的監(jiān)控信息,其是依次經(jīng)過第二信號接收單元、第二 FSK解調(diào)模塊、第二 4B/5B解碼模塊、第二循環(huán)冗余校驗解碼模塊以及第二解碼模塊后,進(jìn)而通過第一 ARM處理器芯片發(fā)送至上位機(jī)上。由于近端機(jī)本身是采用固定的頻率工作,因此當(dāng)監(jiān)控信息反饋至近端機(jī)時,近端機(jī)是無需進(jìn)行頻偏估計校正處理。而所述的第二 FSK解調(diào)模塊、第二 4B/5B解碼模塊、第二循環(huán)冗余校驗解碼模塊以及第二解碼模塊均是通過第二 FPGA芯片進(jìn)而實現(xiàn)的。
[0113]如圖7所示,基于GSM飛地壓擴(kuò)系統(tǒng)的無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸方法,該方法包括:
[0114]上位機(jī)將監(jiān)控量數(shù)據(jù)發(fā)送至近端機(jī);
[0115]所述的近端機(jī)生成用于頻偏估計校正的參考信號;
[0116]所述的近端機(jī)對由上位機(jī)傳來的監(jiān)控量數(shù)據(jù)依次進(jìn)行打包處理、循環(huán)冗余校驗編碼處理、4B/5B編碼處理以及FSK調(diào)制處理后得到FSK調(diào)制數(shù)據(jù),接著將參考信號和FSK調(diào)制數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)端機(jī);
[0117]所述遠(yuǎn)端機(jī)對由近端機(jī)傳來的參考信號和FSK調(diào)制數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且根據(jù)接收的參考信號進(jìn)行頻偏估計,進(jìn)而對遠(yuǎn)端機(jī)中的本地壓控振蕩器進(jìn)行頻率調(diào)整控制,以實現(xiàn)頻偏校正;
[0118]所述遠(yuǎn)端機(jī)對接收的FSK調(diào)制數(shù)據(jù)依次進(jìn)行FSK解調(diào)處理、4B/5B解碼處理、循環(huán)冗余校驗解碼處理以及解包處理后獲得監(jiān)控量數(shù)據(jù)。[0119]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式,所述的循環(huán)冗余校驗編碼處理這一步驟,其具體為:
[0120]對打包處理后輸出的打包監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,然后在打包監(jiān)控量數(shù)據(jù)這一整個數(shù)據(jù)流的后面添加16比特的校驗碼,從而生成CRC校驗處理數(shù)據(jù)。
[0121]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式,所述的4B/5B編碼處理這一步驟,其具體為:
[0122]對CRC校驗處理數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則從而將并行四位比特流的CRC校驗處琿數(shù)據(jù)變成為并行五位比特流的數(shù)據(jù),然后,在所述并行五位比特流的數(shù)據(jù)的信息頭部插入校驗值,從而生成4B/5B編碼數(shù)據(jù)。
[0123]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式,所述的參考信號為IQ信號,并且所述根據(jù)接收的參考信號進(jìn)行頻偏估計,進(jìn)而對遠(yuǎn)端機(jī)中的本地壓控振蕩器進(jìn)行頻率調(diào)整控制,以實現(xiàn)頻偏校正這一步驟,其具體為:
[0124]對IQ信號進(jìn)行采樣;
[0125]對IQ信號的前*個采樣點數(shù)值進(jìn)行疊加進(jìn)而得到第一疊加數(shù)據(jù);
[0126]對IQ信號的后*個采樣點數(shù)值進(jìn)行疊加進(jìn)而得到第二疊加數(shù)據(jù),然后將第二疊加數(shù)據(jù)中的Q路信號取反后得到第三疊加數(shù)據(jù);
[0127]對第一疊加數(shù)據(jù)和第三疊加數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘,進(jìn)而得到復(fù)數(shù)相乘數(shù)據(jù);
[0128]根據(jù)復(fù)數(shù)相乘數(shù)據(jù)進(jìn)而計算得出頻偏估計值;
[0129]判斷頻偏估計值是正數(shù)還是負(fù)數(shù),當(dāng)頻偏估計值為正數(shù)時,則對遠(yuǎn)端機(jī)中的本地壓控振蕩器進(jìn)行正向調(diào)整,而當(dāng)頻偏估計值為負(fù)數(shù)時,則對遠(yuǎn)端機(jī)中的本地壓控振蕩器進(jìn)行負(fù)向調(diào)整,從而實現(xiàn)頻偏校正;
[0130]N表示采樣點的總個數(shù)。
[0131]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式,所述預(yù)設(shè)的規(guī)則,其具體為:
[0132]在并行四位比特流的CRC校驗處理數(shù)據(jù)變成為并行五位比特流的數(shù)據(jù)時,并行五位比特流的數(shù)據(jù)所包含的每一個5位比特碼組中不含多于3個O或者包含不少于2個I。
[0133]本發(fā)明的第一具體實施例
[0134]通過本發(fā)明的第一具體實施例從而對本發(fā)明的系統(tǒng)和發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的解釋和描述。本發(fā)明第一具體實施例的數(shù)據(jù)處理步驟如下:
[0135]S1、上位機(jī)上的監(jiān)控軟件通過串口協(xié)議RS485且按照移動監(jiān)控協(xié)議,從而將要設(shè)置的監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行打包后發(fā)送至第一 ARM處理器芯片上;
[0136]S2、第一 ARM處理器芯片對由上位機(jī)傳來的監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且通過SPI協(xié)議進(jìn)而將監(jiān)控量數(shù)據(jù)發(fā)送至第一打包模塊上;
[0137]S3、第一打包模塊對監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處理,從而得到打包監(jiān)控量數(shù)據(jù),然后將打包監(jiān)控量數(shù)據(jù)發(fā)送至第一循環(huán)冗余校驗編碼模塊上,而這一步驟具體為,第一打包模塊每隔一段固定的時間,進(jìn)而將多路且每一路為并行8位比特流的監(jiān)控量數(shù)據(jù)按照設(shè)計的順序,以并行4位比特流的監(jiān)控量數(shù)據(jù),一個接一個地發(fā)送至第一循環(huán)冗余校驗編碼模塊,即并行4位比特流的監(jiān)控量數(shù)據(jù)為所述的打包監(jiān)控量數(shù)據(jù);
[0138]S4、第一循環(huán)冗余校驗編碼模塊對并行4位比特流的監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且在并行4位比特流的監(jiān)控量數(shù)據(jù)這一整個數(shù)據(jù)流的后面添加16比特的校驗碼,從而生成并行四位比特流的CRC校驗處理數(shù)據(jù),并將并行四位比特流的CRC校驗處理數(shù)據(jù)發(fā)送至第一4B/5B編碼模塊;
[0139]S5、第一 4B/5B編碼模塊根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則,從而將并行四位比特流的CRC校驗處理數(shù)據(jù)變成為并行五位比特流的數(shù)據(jù),然后,在所述并行五位比特流的數(shù)據(jù)的信息頭部插入校驗值,從而生成4B/5B編碼數(shù)據(jù),接著,將并行五位比特流的4B/5B編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成I比特的串行數(shù)據(jù)后發(fā)送至第一 FSK調(diào)制模塊上;
[0140]S6、第一 FSK調(diào)制模塊對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行FSK調(diào)制處理,從而得到FSK調(diào)制數(shù)據(jù),并且將FSK調(diào)制數(shù)據(jù)發(fā)送至第一信號發(fā)射單元;
[0141]S7、參考信號生成模塊生成用于頻偏估計校正的參考信號,并且將參考信號發(fā)送至第一信號發(fā)射單元;
[0142]S8、第一信號發(fā)射單元對接收的FSK調(diào)制數(shù)據(jù)以及參考信號依次進(jìn)行數(shù)字上變頻處理、數(shù)模轉(zhuǎn)換處理以及射頻處理后進(jìn)而得到射頻信號,接著,將射頻信號通過天線發(fā)射至遠(yuǎn)端機(jī)上;
[0143]S9、遠(yuǎn)端機(jī)中的第一信號接收單元對由近端機(jī)傳來的射頻信號進(jìn)行接收,并且對接收的射頻信號依次進(jìn)行射頻處理、模數(shù)轉(zhuǎn)換處理、數(shù)字下變頻處理以及數(shù)字濾波處理后,進(jìn)而還原得到FSK調(diào)制數(shù)據(jù)以及參考信號,然后將FSK調(diào)制數(shù)據(jù)發(fā)送至第一 FSK解調(diào)模塊,以及將參考信號發(fā)送至頻偏估計校正模塊,從而根據(jù)參考信號進(jìn)行頻偏估計,以對遠(yuǎn)端機(jī)中的本地壓控振蕩器進(jìn)行頻率調(diào)整控制,實現(xiàn)頻偏校正;
[0144]S10、第一 FSK解調(diào)模塊對FSK調(diào)制數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且對FSK調(diào)制數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)后獲得FSK解調(diào)數(shù)據(jù),將FSK解調(diào)數(shù)據(jù)發(fā)送至第一 4B/5B解碼模塊;
[0145]S11、第一 4B/5B解碼模塊對FSK解調(diào)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且對FSK解調(diào)數(shù)據(jù)中的校驗值進(jìn)行檢測,從而判斷這一 FSK解調(diào)數(shù)據(jù)是否有效,當(dāng)判斷結(jié)果為這一 FSK解調(diào)數(shù)據(jù)是有效的,則根據(jù)校驗值從而獲得這一 FSK解調(diào)數(shù)據(jù)的開始位置,并且根據(jù)獲得的開始位置,從而對這一 FSK解調(diào)數(shù)據(jù)進(jìn)行4B/5B解碼處琿后獲得4B/5B解碼數(shù)據(jù),并將4B/5B解碼數(shù)據(jù)發(fā)送至第一循環(huán)冗余校驗解碼模塊,反之,當(dāng)判斷結(jié)果為這一 FSK解調(diào)數(shù)據(jù)是無效的,則將這一 FSK解調(diào)數(shù)據(jù)丟棄,這樣就能夠確保之后進(jìn)行循環(huán)冗余校驗解碼的正確性;
[0146]S12、第一循環(huán)冗余校驗解碼模塊對4B/5B解碼數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且對4B/5B解碼數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗,當(dāng)校驗結(jié)果為出錯,則丟棄4B/5B解碼數(shù)據(jù)這一數(shù)據(jù)包,而當(dāng)校驗結(jié)果為正確,則除去4B/5B解碼數(shù)據(jù)中16比特的校驗碼,從而獲得并行4位比特流的監(jiān)控量數(shù)據(jù),SP打包監(jiān)控量數(shù)據(jù),將并行4位比特流的監(jiān)控量數(shù)據(jù)發(fā)送至第一解包模塊上;
[0147]S13、第一解包模塊對打包監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行解包處理,從而獲得監(jiān)控量數(shù)據(jù),然后通過SPI協(xié)議進(jìn)而將監(jiān)控量數(shù)據(jù)發(fā)送至第二 ARM處理器芯片,而這一步驟具體為,第一解包模塊對并行4位比特流的監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且將4位比特流的監(jiān)控量數(shù)據(jù)恢復(fù)成多路且每一路為并行8位比特流的監(jiān)控量數(shù)據(jù)后,通過SPI協(xié)議傳輸至第二 ARM處理器芯片上;
[0148]S14、第二 ARM處理器芯片將接收到的監(jiān)控量數(shù)據(jù)通過串口協(xié)議RS485,從而發(fā)送至PC端的監(jiān)控軟件上,以實現(xiàn)PC端的監(jiān)控量設(shè)置以及將監(jiān)控信息反饋至近端機(jī)上。
[0149]如圖3所示,當(dāng)PC端將監(jiān)控信息反饋至近端機(jī)上時,該監(jiān)控信息是依次經(jīng)過第二ARM處理器芯片、第二打包模塊、第二循環(huán)冗余校驗編碼模塊、第二 4B/5B編碼模塊、第二FSK調(diào)制模塊、第二信號發(fā)射單元、第二信號接收單元、第二 FSK解調(diào)模塊、第二 4B/5B解碼模塊、第二循環(huán)冗余校驗解碼模塊、第二解包模塊以及第一 ARM處理器芯片,而第一 ARM處理器芯片會將接收到的監(jiān)控信息發(fā)送至上位機(jī)上,以實現(xiàn)遠(yuǎn)端機(jī)無線監(jiān)控。由此可得,對于監(jiān)控信息的處理流程,其基本上與監(jiān)控量數(shù)據(jù)的處理流程是一樣的。
[0150]對于步驟S4中,在并行4位比特流的監(jiān)控量數(shù)據(jù)這一整個數(shù)據(jù)流后面所添加的16比特的校驗碼,其生成多項式為:G(x) = l+x"5+x"12+x"16o
[0151]對于步驟S5中所述預(yù)設(shè)的規(guī)則,其具體為:在并行四位比特流的CRC校驗處理數(shù)據(jù)變成為并行五位比特流的數(shù)據(jù)時,并行五位比特流的數(shù)據(jù),其所包含的每一個5位比特碼組中不含多于3個O或者包含不少于2個I。而根據(jù)所述預(yù)設(shè)的規(guī)則,本發(fā)明中4B/5B編碼處琿所采用的映射方式如表1所示:
[0152]
【權(quán)利要求】
1.基于GSM飛地壓擴(kuò)系統(tǒng)的無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),其特征在于:該系統(tǒng)包括: 上位機(jī),用于將監(jiān)控量數(shù)據(jù)發(fā)送至近端機(jī); 近端機(jī),用于生成用于頻偏估計校正的參考信號,以及對由上位機(jī)傳來的監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且對接收的監(jiān)控量數(shù)據(jù)依次進(jìn)行打包處理、循環(huán)冗余校驗編碼處理、4B/5B編碼處理以及FSK調(diào)制處理后得到FSK調(diào)制數(shù)據(jù),接著將FSK調(diào)制數(shù)據(jù)和參考信號發(fā)送至遠(yuǎn)端機(jī); 遠(yuǎn)端機(jī),用于對由近端機(jī)傳來的參考信號和FSK調(diào)制數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且對接收的FSK調(diào)制數(shù)據(jù)依次進(jìn)行FSK解調(diào)處理、4B/5B解碼處理、循環(huán)冗余校驗解碼處理以及解包處理后獲得監(jiān)控量數(shù)據(jù),以及根據(jù)接收的參考信號進(jìn)行頻偏估計,進(jìn)而對遠(yuǎn)端機(jī)中的本地壓控振蕩器進(jìn)行頻率調(diào)整控制,以實現(xiàn)頻偏校正。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所 述基于GSM飛地壓擴(kuò)系統(tǒng)的無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),其特征在于:所述的近端機(jī)包括: 參考信號生成模塊,用于生成用于頻偏估計校正的參考信號,并且將生成的參考信號發(fā)送至第一信號發(fā)射單元; 第一 ARM處理器芯片,用于對由上位機(jī)傳來的監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且通過SPI協(xié)議進(jìn)而將監(jiān)控量數(shù)據(jù)發(fā)送至第一打包模塊; 第一打包模塊,用于對由第一 ARM處理器芯片傳來的監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處理,從而得到打包監(jiān)控量數(shù)據(jù),然后將打包監(jiān)控量數(shù)據(jù)發(fā)送至第一循環(huán)冗余校驗編碼模塊; 第一循環(huán)冗余校驗編碼模塊,用于對打包監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,然后在打包監(jiān)控量數(shù)據(jù)這一整個數(shù)據(jù)流的后面添加16比特的校驗碼,從而生成CRC校驗處理數(shù)據(jù),并且將CRC校驗處理數(shù)據(jù)發(fā)送至第一 4B/5B編碼模塊; 第一 4B/5B編碼模塊,用于對CRC校驗處理數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則從而將并行四位比特流的CRC校驗處理數(shù)據(jù)變成為并行五位比特流的數(shù)據(jù),然后,在所述并行五位比特流的數(shù)據(jù)的信息頭部插入校驗值,從而生成4B/5B編碼數(shù)據(jù),將生成的4B/5B編碼數(shù)據(jù)發(fā)送至第一 FSK調(diào)制模塊; 第一 FSK調(diào)制模塊,用于對4B/5B編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且對4B/5B編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行FSK調(diào)制處理,從而得到FSK調(diào)制數(shù)據(jù),然后將FSK調(diào)制數(shù)據(jù)發(fā)送至第一信號發(fā)射單元; 第一信號發(fā)射單元,用于對FSK調(diào)制數(shù)據(jù)以及參考信號進(jìn)行接收,并且對FSK調(diào)制數(shù)據(jù)以及參考信號依次進(jìn)行數(shù)字上變頻處理、數(shù)模轉(zhuǎn)換處理以及射頻處理后進(jìn)而得到射頻信號,并且將射頻信號通過天線發(fā)射至遠(yuǎn)端機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于GSM飛地壓擴(kuò)系統(tǒng)的無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),其特征在于:所述的遠(yuǎn)端機(jī)包括: 第一信號接收單元,用于對由近端機(jī)傳來的射頻信號進(jìn)行接收,并且對接收的射頻信號依次進(jìn)行射頻處理、模數(shù)轉(zhuǎn)換處理、數(shù)字下變頻處理以及數(shù)字濾波處理后,進(jìn)而得到FSK調(diào)制數(shù)據(jù)以及參考信號,然后將FSK調(diào)制數(shù)據(jù)發(fā)送至第一 FSK解調(diào)模塊,以及將參考信號發(fā)送至頻偏估計校正模塊; 第一 FSK解調(diào)模塊,用于對FSK調(diào)制數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且對FSK調(diào)制數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)后獲得FSK解調(diào)數(shù)據(jù),將FSK解調(diào)數(shù)據(jù)發(fā)送至第一 4B/5B解碼模塊; 第一 4B/5B解碼模塊,用于對FSK解調(diào)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且對FSK解調(diào)數(shù)據(jù)中的校驗值進(jìn)行檢測,從而判斷這一 FSK解調(diào)數(shù)據(jù)是否有效,當(dāng)判斷結(jié)果為這一 FSK解調(diào)數(shù)據(jù)是有效的,則根據(jù)校驗值從而獲得這一 FSK解調(diào)數(shù)據(jù)的開始位置,并且根據(jù)獲得的開始位置,從而對這一 FSK解調(diào)數(shù)據(jù)進(jìn)行4B/5B解碼處理后獲得4B/5B解碼數(shù)據(jù),并將4B/5B解碼數(shù)據(jù)發(fā)送至第一循環(huán)冗余校驗解碼模塊; 第一循環(huán)冗余校驗解碼模塊,用于對4B/5B解碼數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且對4B/5B解碼數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗,當(dāng)校驗結(jié)果為出錯,則丟棄4B/5B解碼數(shù)據(jù)這一數(shù)據(jù)包,而當(dāng)校驗結(jié)果為正確,則除去4B/5B解碼數(shù)據(jù)中的校驗碼,從而獲得打包監(jiān)控量數(shù)據(jù),并將打包監(jiān)控量數(shù)據(jù)發(fā)送至第一解包模塊; 第一解包模塊,用于對打包監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且對打包監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行解包處理,從而獲得監(jiān)控量數(shù)據(jù),然后通過SPI協(xié)議進(jìn)而將監(jiān)控量數(shù)據(jù)發(fā)送至第二 ARM處理器芯片; 第二 ARM處理器芯片,用于對監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且將監(jiān)控量數(shù)據(jù)發(fā)送至PC端,以實現(xiàn)PC端的監(jiān)控量設(shè)置以及將監(jiān)控信息反饋至近端機(jī)上; 頻偏估計校正模塊,用于對參考信號進(jìn)行接收,并且根據(jù)接收的參考信號進(jìn)行頻偏估計,進(jìn)而對遠(yuǎn)端機(jī)中的本地壓控振蕩器進(jìn)行頻率調(diào)整控制,以實現(xiàn)頻偏校正。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于GSM飛地壓擴(kuò)系統(tǒng)的無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),其特征在于:所述的參考信號為IQ信號,而所述的頻偏估計校正模塊包括: 數(shù)據(jù)分段累加處理模塊,用于對IQ信號進(jìn)行接收,并且對IQ信號進(jìn)行采樣,然后對IQ信號的前#個采樣點數(shù)值進(jìn)行疊加進(jìn)而得到第一疊加數(shù)據(jù),并將第一疊加數(shù)據(jù)發(fā)送至復(fù)
JL`數(shù)相乘模塊,以及對IQ信號的后.個采樣點數(shù)值進(jìn)行疊加進(jìn)而得到第二疊加數(shù)據(jù),并將第二疊加數(shù)據(jù)發(fā)送至Q路取反模塊; Q路取反模塊,用于將第二疊加數(shù)據(jù)中的Q路信號取反后得到第三疊加數(shù)據(jù),并且將第三疊加數(shù)據(jù)發(fā)送至復(fù)數(shù)相乘模塊; 復(fù)數(shù)相乘模塊,用于對第一疊加數(shù)據(jù)和第三疊加數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且對第一疊加數(shù)據(jù)和第三疊加數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘后得到復(fù)數(shù)相乘數(shù)據(jù),將復(fù)數(shù)相乘數(shù)據(jù)發(fā)送至頻偏計算模塊; 頻偏計算模塊,用于對復(fù)數(shù)相乘數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且根據(jù)復(fù)數(shù)相乘數(shù)據(jù)進(jìn)而計算得出頻偏估計值后,將頻偏估計值發(fā)送至頻偏校正預(yù)處理模塊; 頻偏校正預(yù)處理模塊,用于對頻偏估計值進(jìn)行接收,并且判斷頻偏估計值是正數(shù)還是負(fù)數(shù),當(dāng)頻偏估計值為正數(shù)時,則對遠(yuǎn)端機(jī)中的本地壓控振蕩器進(jìn)行正向調(diào)整,而當(dāng)頻偏估計值為負(fù)數(shù)時,則對遠(yuǎn)端機(jī)中的本地壓控振蕩器進(jìn)行負(fù)向調(diào)整,從而實現(xiàn)頻偏校正; N表示采樣點的總個數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于GSM飛地壓擴(kuò)系統(tǒng)的無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),其特征在于:所述預(yù)設(shè)的規(guī)則,其具體為: 在并行四位比特流的CRC校驗處理數(shù)據(jù)變成為并行五位比特流的數(shù)據(jù)時,并行五位比特流的數(shù)據(jù)所包含的每一個5位比特碼組中不含多于3個O或者包含不少于2個I。
6.基于GSM飛地壓擴(kuò)系統(tǒng)的無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸方法,其特征在于:該方法包括:上位機(jī)將監(jiān)控量數(shù)據(jù)發(fā)送至近端機(jī); 所述的近端機(jī)生成用于頻偏估計校正的參考信號; 所述的近端機(jī)對由上位機(jī)傳來的監(jiān)控量數(shù)據(jù)依次進(jìn)行打包處理、循環(huán)冗余校驗編碼處理、4B/5B編碼處理以及FSK調(diào)制處理后得到FSK調(diào)制數(shù)據(jù),接著將參考信號和FSK調(diào)制數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)端機(jī); 所述遠(yuǎn)端機(jī)對由近端機(jī)傳來的參考信號和FSK調(diào)制數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且根據(jù)接收的參考信號進(jìn)行頻偏估計,進(jìn)而對遠(yuǎn)端機(jī)中的本地壓控振蕩器進(jìn)行頻率調(diào)整控制,以實現(xiàn)頻偏校正; 所述遠(yuǎn)端機(jī)對接收的FSK調(diào)制數(shù)據(jù)依次進(jìn)行FSK解調(diào)處理、4B/5B解碼處理、循環(huán)冗余校驗解碼處理以及解包處理后獲得監(jiān)控量數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述基于GSM飛地壓擴(kuò)系統(tǒng)的無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸方法,其特征在于:所述的循環(huán)冗余校驗編碼處理這一步驟,其具體為: 對打包處理后輸出的打包監(jiān)控量數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,然后在打包監(jiān)控量數(shù)據(jù)這一整個數(shù)據(jù)流的后面添加16比特的校驗碼,從而生成CRC校驗處理數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述基于GSM飛地壓擴(kuò)系統(tǒng)的無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸方法,其特征在于:所述的4B/5B編碼處理這一步驟,其具體為: 對CRC校驗處理數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,并且根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則從而將并行四位比特流的CRC校驗處理數(shù)據(jù)變成為并行五位比特流的數(shù)據(jù),然后,在所述并行五位比特流的數(shù)據(jù)的信息頭部插入校驗值,從而生成4B/5B編碼數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述`基于GSM飛地壓擴(kuò)系統(tǒng)的無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸方法,其特征在于:所述的參考信號為IQ信號,并且所述根據(jù)接收的參考信號進(jìn)行頻偏估計,進(jìn)而對遠(yuǎn)端機(jī)中的本地壓控振蕩器進(jìn)行頻率調(diào)整控制,以實現(xiàn)頻偏校正這一步驟,其具體為: 對IQ信號進(jìn)行采樣; 對IQ信號的前f個采樣點數(shù)值進(jìn)行疊加進(jìn)而得到第一疊加數(shù)據(jù); 對IQ信號的后$個采樣點數(shù)值進(jìn)行疊加進(jìn)而得到第二疊加數(shù)據(jù),然后將第二疊加數(shù)

Ag據(jù)中的Q路信號取反后得到第三疊加數(shù)據(jù); 對第一疊加數(shù)據(jù)和第三疊加數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘,進(jìn)而得到復(fù)數(shù)相乘數(shù)據(jù); 根據(jù)復(fù)數(shù)相乘數(shù)據(jù)進(jìn)而計算得出頻偏估計值; 判斷頻偏估計值是正數(shù)還是負(fù)數(shù),當(dāng)頻偏估計值為正數(shù)時,則對遠(yuǎn)端機(jī)中的本地壓控振蕩器進(jìn)行正向調(diào)整,而當(dāng)頻偏估計值為負(fù)數(shù)時,則對遠(yuǎn)端機(jī)中的本地壓控振蕩器進(jìn)行負(fù)向調(diào)整,從而實現(xiàn)頻偏校正; N表示采樣點的總個數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述基于GSM飛地壓擴(kuò)系統(tǒng)的無線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸方法,其特征在于:所述預(yù)設(shè)的規(guī)則,其具體為: 在并行四位比特流的CRC校驗處理數(shù)據(jù)變成為并行五位比特流的數(shù)據(jù)時,并行五位比特流的數(shù)據(jù)所包含的每一個5位比特碼組中不含多于3個O或者包含不少于2個I。
【文檔編號】H04L27/14GK103490832SQ201310405509
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】郝祿國, 楊建坡, 刁志明, 鄭曉斌, 曾文彬, 余嘉池, 杜凌, 游強, 陳素賢, 段永峰 申請人:奧維通信股份有限公司
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