本技術(shù)涉及信號(hào)處理裝置以及方法和程序，更具體地，涉及用于抑制接收器靈敏度降低的信號(hào)處理裝置以及方法和程序。

<相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用>

本申請(qǐng)要求于2014年8月21日提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)JP 2014-168207的權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。

背景技術(shù)：

在發(fā)送和接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的無(wú)線電通信中，無(wú)線電通信范圍的極限由無(wú)線電波的發(fā)送功率，用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的天線的性能以及傳送速率來(lái)確定。發(fā)送功率的增加與發(fā)送器的功率消耗直接相關(guān)，并且增加發(fā)送功率存在限制。通過(guò)使用八木天線等可以改進(jìn)天線的性能。然而，天線的性能越高，尺寸越大并且結(jié)構(gòu)變得越復(fù)雜。因此，可用的天線的性能受到限制。

此外，發(fā)送功率由無(wú)線電法案規(guī)定。進(jìn)一步地，天線性能和發(fā)送功率由無(wú)線電法案根據(jù)無(wú)線電波的頻帶規(guī)定。因此，實(shí)際的發(fā)送功率和天線性能存在限制。

直接序列擴(kuò)頻(DSSS)被稱為用于在此類限制下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)線電通信的技術(shù)(例如，參見(jiàn)NPL 1)。DSSS是通過(guò)將所接收的信號(hào)積分同時(shí)將所接收的信號(hào)乘以擴(kuò)展碼來(lái)實(shí)現(xiàn)高接收器靈敏度同時(shí)消除噪聲影響的技術(shù)。靈敏度通過(guò)增加積分周期(即，降低傳送速率)而線性地增加，并且采用DSSS方案的全球定位系統(tǒng)(GPS)可以例如在-150dBm的電場(chǎng)強(qiáng)度中穩(wěn)定地接收信號(hào)。

GPS以穩(wěn)定的相位連續(xù)地發(fā)送無(wú)線電波。因此，通過(guò)采用低頻鎖相環(huán)(PLL)或延遲鎖相環(huán)(DLL)，在低信噪比(SNR)狀態(tài)中建立了穩(wěn)定的相位同步。如果相位正確，則可以通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行積分和檢測(cè)來(lái)檢測(cè)弱信號(hào)。當(dāng)分配如GPS中的專用無(wú)線電頻帶時(shí)，可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)地發(fā)送信號(hào)并穩(wěn)定地接收弱信號(hào)。

例如，已知使用920MHz頻帶的無(wú)線電波發(fā)送傳感器等的信息的系統(tǒng)。920MHz頻帶是日本國(guó)際事務(wù)和通信部自2011年7月將對(duì)其的禁令刪除的頻帶，任何人都可以在沒(méi)有任何權(quán)限或許可的情況下使用該頻帶。然而，最大連續(xù)發(fā)送持續(xù)時(shí)間被法規(guī)(無(wú)線電工商業(yè)協(xié)會(huì)(Association of Radio Industries and Businesses)(ARIB)STD T-108)限制為4秒。當(dāng)連續(xù)發(fā)送持續(xù)時(shí)間進(jìn)一步縮短到0.2秒時(shí)，例如，可以分配更大數(shù)量的信道，并且可以在較少干擾的情況下發(fā)送和接收信號(hào)。

引用列表

非專利文獻(xiàn)

NPL 1：尚蘭坡無(wú)線公司(On-Ramp Wireless Incorporated)，“尚蘭坡無(wú)線技術(shù)白皮書(shū)(On-Ramp Wireless Technology White Paper)”，008-0012-00修訂版.H，2013年1月9日

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

[技術(shù)問(wèn)題]

由于連續(xù)發(fā)送持續(xù)時(shí)間受到限制，所以在使用920MHz頻帶的接收器上可以不安裝低頻PLL或DLL。因此，傳送速率的下限固定，并且因此，可以限制接收器靈敏度的上限。也就是說(shuō)，與不存在此類限制時(shí)相比，接收器靈敏度可降低。例如，商用920MHz頻帶無(wú)線電通信裝置具有-100dBm至-120dBm的有限的接收器靈敏度，與GPS相比其具有幾十dB的靈敏度差異。

考慮到上述問(wèn)題提出了本技術(shù)，并且本技術(shù)的目的是抑制接收器靈敏度的降低。

根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例，提供了一種信號(hào)處理裝置，包括：重新排列單元，重新排列發(fā)送數(shù)據(jù)，使得發(fā)送數(shù)據(jù)的能夠預(yù)測(cè)的部分在所述發(fā)送數(shù)據(jù)中更均勻地?cái)U(kuò)展，能夠預(yù)測(cè)的部分包括可由接收器側(cè)預(yù)測(cè)的信息；調(diào)制單元，基于重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)通過(guò)調(diào)制載波信號(hào)的相位生成調(diào)制信號(hào)；以及發(fā)送單元，基于調(diào)制信號(hào)對(duì)發(fā)送信號(hào)進(jìn)行發(fā)送。

重新排列單元將發(fā)送數(shù)據(jù)的能夠預(yù)測(cè)的部分劃分成多個(gè)部分，并且將發(fā)送數(shù)據(jù)的剩余部分劃分成多個(gè)部分，并且重新排列所述發(fā)送數(shù)據(jù)，使得重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)在能夠預(yù)測(cè)的部分的多個(gè)部分中的一個(gè)與剩余部分的多個(gè)部分中的一個(gè)之間交替。

發(fā)送數(shù)據(jù)的能夠預(yù)測(cè)的部分包括可由接收器側(cè)預(yù)測(cè)的13個(gè)八位字節(jié)，并且發(fā)送數(shù)據(jù)的剩余部分包括不可由接收器側(cè)預(yù)測(cè)的6個(gè)八位字節(jié)。重新排列單元可以每?jī)蓚€(gè)八位字節(jié)將能夠預(yù)測(cè)的部分劃分成多個(gè)部分，并且每八位字節(jié)將剩余部分劃分成多個(gè)部分，并且重新排列所述發(fā)送數(shù)據(jù)，使得重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)在可由接收器側(cè)預(yù)測(cè)的兩個(gè)八位字節(jié)和不可由接收器側(cè)預(yù)測(cè)的一個(gè)八位字節(jié)之間交替。

發(fā)送數(shù)據(jù)的剩余部分可包括有效載荷信息，并且發(fā)送數(shù)據(jù)的能夠預(yù)測(cè)的部分可包括附加到有效載荷信息的預(yù)定同步模式。

發(fā)送數(shù)據(jù)的剩余部分可進(jìn)一步包括有效載荷信息的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。

調(diào)制單元可根據(jù)二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制來(lái)調(diào)制載波信號(hào)的相位。

調(diào)制單元根據(jù)可正交相移鍵控調(diào)制來(lái)調(diào)制載波信號(hào)的相位。

重新排列單元可重新排列相同的發(fā)送數(shù)據(jù)多次。每當(dāng)重新排列單元重新排列發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，調(diào)制單元可調(diào)制載波信號(hào)的相位。每當(dāng)調(diào)制單元調(diào)制所載波信號(hào)的相位時(shí)，發(fā)送單元可發(fā)送所述發(fā)送信號(hào)。

根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例，提供了一種信號(hào)處理方法，該方法可包括：重新排列發(fā)送數(shù)據(jù)，使得發(fā)送數(shù)據(jù)的能夠預(yù)測(cè)的部分在發(fā)送數(shù)據(jù)中更均勻地?cái)U(kuò)展，能夠預(yù)測(cè)的部分包括可由接收器側(cè)預(yù)測(cè)的信息；基于重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)通過(guò)對(duì)載波信號(hào)的相位進(jìn)行調(diào)制生成調(diào)制信號(hào)；以及基于所調(diào)制的信號(hào)對(duì)發(fā)送信號(hào)進(jìn)行發(fā)送。

根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例，提供了一種用于使計(jì)算機(jī)用作以下各項(xiàng)的程序：重新排列單元，重新排列發(fā)送數(shù)據(jù)，使得發(fā)送數(shù)據(jù)的能夠預(yù)測(cè)的部分在所述發(fā)送數(shù)據(jù)中更均勻地?cái)U(kuò)展，能夠預(yù)測(cè)的部分包括可由接收器側(cè)預(yù)測(cè)的信息；調(diào)制單元，基于重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)通過(guò)對(duì)載波信號(hào)的相位進(jìn)行調(diào)制生成調(diào)制信號(hào)；以及發(fā)送單元，基于所調(diào)制的信號(hào)對(duì)發(fā)送信號(hào)進(jìn)行發(fā)送。

根據(jù)本技術(shù)的另一實(shí)施例，提供了一種信號(hào)處理裝置，該裝置可包括：接收單元，接收發(fā)送信號(hào)并基于其生成接收信號(hào)，發(fā)送信號(hào)用于發(fā)送已被重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)，使得發(fā)送數(shù)據(jù)的能夠預(yù)測(cè)的部分在所述發(fā)送數(shù)據(jù)中更均勻地?cái)U(kuò)展，能夠預(yù)測(cè)的部分包括可由信號(hào)處理裝置預(yù)測(cè)的信息；檢測(cè)單元，基于可由信號(hào)處理裝置預(yù)測(cè)的信息來(lái)檢測(cè)所述接收信號(hào)的幀中的每個(gè)的報(bào)頭位置；積分單元，對(duì)所述接收信號(hào)的幀進(jìn)行積分；以及解碼單元，從積分單元的輸出對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。

檢測(cè)單元可從接收信號(hào)提取已知的同步模式，其中信號(hào)處理裝置能夠預(yù)測(cè)的的信息包括同步模式；生成已知的擴(kuò)展碼；對(duì)已知擴(kuò)展碼進(jìn)行快速傅立葉變換，以獲得復(fù)數(shù)頻譜；對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換，以獲得復(fù)數(shù)接收信號(hào)頻譜；對(duì)復(fù)數(shù)頻譜和復(fù)數(shù)接收信號(hào)頻譜進(jìn)行快速傅立葉逆變換，以獲得互相關(guān)值；計(jì)算預(yù)定周期中的互相關(guān)值；以及將互相關(guān)值的峰值檢測(cè)為幀的報(bào)頭位置。

檢測(cè)單元可通過(guò)從最大值開(kāi)始按照下降的順序檢測(cè)n個(gè)值來(lái)檢測(cè)互相關(guān)值的峰值，其中n為預(yù)定數(shù)量的幀。

信號(hào)處理裝置可進(jìn)一步包括：參數(shù)計(jì)算單元，從接收信號(hào)計(jì)算預(yù)定參數(shù)，其中，檢測(cè)單元基于預(yù)定參數(shù)來(lái)檢測(cè)幀中的每個(gè)的報(bào)頭位置。參數(shù)計(jì)算單元可計(jì)算在各個(gè)預(yù)定時(shí)間塊中的接收信號(hào)的頻率校正值和接收信號(hào)的初始相位。信號(hào)處理裝置可進(jìn)一步包括：校正單元，使用所計(jì)算的頻率校正值來(lái)校正接收信號(hào)的頻率，并且使用所計(jì)算的初始相位來(lái)校正接收信號(hào)的初始相位。

參數(shù)計(jì)算單元可計(jì)算在各個(gè)預(yù)定時(shí)間塊中的指示接收信號(hào)與已知同步模式之間的相關(guān)性的互相關(guān)值作為參數(shù)。積分單元使用由參數(shù)計(jì)算單元計(jì)算的互相關(guān)值作為時(shí)間塊的加權(quán)因子對(duì)由校正單元校正的接收信號(hào)的各個(gè)幀進(jìn)行積分。

發(fā)送信號(hào)可具有載波信號(hào)，載波信號(hào)的相位根據(jù)二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制來(lái)調(diào)制。

發(fā)送信號(hào)可具有載波信號(hào)，載波信號(hào)的相位根據(jù)正交相移鍵控調(diào)制來(lái)調(diào)制。

發(fā)送數(shù)據(jù)的未知部分可包括有效載荷信息和信息的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。解碼單元可使用循環(huán)冗余校驗(yàn)碼來(lái)確定在所述發(fā)送數(shù)據(jù)中包括的有效載荷信息中的錯(cuò)誤的存在。

根據(jù)本技術(shù)的另一實(shí)施例，一種信號(hào)處理方法可包括：接收發(fā)送信號(hào)并且從中生成接收信號(hào)，發(fā)送信號(hào)用于發(fā)送已經(jīng)重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)，使得發(fā)送數(shù)據(jù)的能夠預(yù)測(cè)的部分在所述發(fā)送數(shù)據(jù)中更均勻地?cái)U(kuò)展，能夠預(yù)測(cè)的部分包括可由接收器預(yù)測(cè)的信息；基于可由信號(hào)處理裝置預(yù)測(cè)的信息，檢測(cè)接收信號(hào)的幀中的每個(gè)的報(bào)頭位置；對(duì)所述接收信號(hào)的幀進(jìn)行積分；以及從積分的接收信號(hào)對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。

進(jìn)一步地，根據(jù)本技術(shù)的另一實(shí)施例，一種用于使計(jì)算機(jī)用作以下各項(xiàng)的程序：接收單元，接收發(fā)送信號(hào)并且基于其生成接收信號(hào)，發(fā)送信號(hào)用于發(fā)送已經(jīng)重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)，使得發(fā)送數(shù)據(jù)的能夠預(yù)測(cè)的部分在所述發(fā)送數(shù)據(jù)中更均勻地?cái)U(kuò)展，能夠預(yù)測(cè)的部分包括可由計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)的信息；檢測(cè)單元，基于可由信號(hào)處理裝置預(yù)測(cè)的信息檢測(cè)所述接收信號(hào)的幀中的每個(gè)的報(bào)頭位置；積分單元，對(duì)所述接收信號(hào)的幀進(jìn)行積分；以及解碼單元，從積分單元的輸出對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。

問(wèn)題的解決方案

根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)方面的方法包括：重新排列發(fā)送數(shù)據(jù)，使得發(fā)送數(shù)據(jù)的接收器側(cè)已知的部分在發(fā)送數(shù)據(jù)中更均勻地?cái)U(kuò)展；使用重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)制載波信號(hào)的相位；以及發(fā)送作為載波信號(hào)的發(fā)送信號(hào)，所述載波信號(hào)的相位被調(diào)制。

根據(jù)本技術(shù)的另一方面的方法包括：接收用于發(fā)送重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送信號(hào)，使得發(fā)送數(shù)據(jù)的已知部分在發(fā)送數(shù)據(jù)中更均勻地?cái)U(kuò)展；檢測(cè)作為所接收的發(fā)送信號(hào)的接收信號(hào)的幀中的每個(gè)的報(bào)頭位置；計(jì)算檢測(cè)到報(bào)頭位置的接收信號(hào)的各個(gè)幀的預(yù)定參數(shù)；使用所計(jì)算的參數(shù)來(lái)校正所述接收信號(hào)的各個(gè)幀；對(duì)所述接收信號(hào)的所校正的各個(gè)幀進(jìn)行積分；以及從積分的接收信號(hào)對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。

發(fā)明的效果

根據(jù)本技術(shù)，可以處理信號(hào)。此外，根據(jù)本技術(shù)，可以抑制接收器靈敏度的降低。

附圖說(shuō)明

[圖1]圖1為示出發(fā)送器的主要配置的示例的方框圖。

[圖2]圖2為用于描述在各個(gè)單元中的信號(hào)的示例的圖表。

[圖3]圖3為示出擴(kuò)展因子下的接收器靈敏度的預(yù)期值的圖表。

[圖4]圖4為用于描述當(dāng)擴(kuò)展因子為32768時(shí)在各個(gè)單元中的信號(hào)的示例的圖表。

[圖5]圖5為示出發(fā)送器的主要配置的示例的方框圖。

[圖6]圖6為示出超幀的主要配置的示例的圖表。

[圖7]圖7為用于描述在各個(gè)單元中的信號(hào)的示例的圖表。

[圖8]圖8為用于描述發(fā)送處理的流程的示例的流程圖。

[圖9]圖9為示出接收器的主要配置的示例的方框圖。

[圖10]圖10為用于描述接收處理的流程的示例的流程圖。

[圖11]圖11為用于描述解碼運(yùn)算處理的流程的示例的流程圖。

[圖12]圖12為用于描述幀報(bào)頭位置檢測(cè)處理的流程的示例的流程圖。

[圖13]圖13為示出互相關(guān)值α(t)的曲線圖的示例的圖表。

[圖14]圖14為示出互相關(guān)值β(n)的圖表。

[圖15]圖15為用于描述峰值檢測(cè)處理的流程的示例的流程圖。

[圖16]圖16為用于描述如何檢測(cè)峰值的示例的圖表。

[圖17]圖17為用于描述如何檢測(cè)峰值的示例的圖表。

[圖18]圖18為用于描述如何檢測(cè)峰值的示例的圖表。

[圖19]圖19為用于描述如何檢測(cè)峰值的示例的圖表。

[圖20]圖20為用于描述如何檢測(cè)峰值的示例的圖表。

[圖21]圖21為用于描述如何檢測(cè)峰值的示例的圖表。

[圖22]圖22為示出參數(shù)計(jì)算處理的流程的示例的流程圖。

[圖23]圖23為用于描述相位波動(dòng)如何近似的示例的圖表。

[圖24]圖24為示出解碼結(jié)果的圖表。

[圖25]圖25為示出計(jì)算機(jī)的主要配置的示例的方框圖。

具體實(shí)施方式

在下文，將描述用于實(shí)施本公開(kāi)的模式(在下文被稱為實(shí)施例)。所述描述將按照以下順序給出：

1.第一實(shí)施例(發(fā)送器)；

2.第二實(shí)施例(接收器)；以及

3.第三實(shí)施例(計(jì)算機(jī))

<1.第一實(shí)施例>

<系統(tǒng)>

圖1示出發(fā)送無(wú)線電信號(hào)的發(fā)送器的示例。在圖1中，發(fā)送器10為將從氣象觀測(cè)裝置31供應(yīng)的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)TM作為無(wú)線電波(無(wú)線電信號(hào))從天線20發(fā)送的裝置。

氣象觀測(cè)裝置31為觀測(cè)氣象數(shù)據(jù)諸如溫度、日照、降水以及風(fēng)的方向和速度的裝置。氣象觀測(cè)裝置31包括觀測(cè)這些氣象數(shù)據(jù)項(xiàng)所需的各種傳感器和用于控制這些傳感器的控制器。氣象觀測(cè)裝置31將所觀測(cè)的氣象數(shù)據(jù)(氣象觀測(cè)數(shù)據(jù))供應(yīng)給發(fā)送器10。例如，當(dāng)溫度、降水、風(fēng)向和風(fēng)速各自具有一個(gè)八位字節(jié)(8比特)的信息量時(shí)，氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)TM具有四個(gè)八位字節(jié)(32位)的信息量。

氣象觀測(cè)裝置31安裝在諸如例如山區(qū)的地方，在其中人難以自己觀測(cè)氣象數(shù)據(jù)(例如，人難以訪問(wèn)的地方)。發(fā)送器10安裝在氣象觀測(cè)裝置31附近。也就是說(shuō)，氣象觀測(cè)裝置31和發(fā)送器10安裝在難以準(zhǔn)備大型外部電源的地方。因此，需要使用小型電源諸如電池或光伏發(fā)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)這些裝置。也就是說(shuō)，需要以較小的功耗來(lái)驅(qū)動(dòng)這些裝置。

從氣象觀測(cè)裝置31供應(yīng)的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)被發(fā)送到例如安裝在山腳下的市區(qū)(例如，在諸如大學(xué)研究設(shè)施或數(shù)據(jù)中心的設(shè)施中)中的接收器。接收器將所接收的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)供應(yīng)給服務(wù)器等。也就是說(shuō)，發(fā)送器10需要向遠(yuǎn)距離發(fā)送無(wú)線電信號(hào)。安裝在山腳下的接收器可以使用電燈線的電源。因此，接收器可以在其上安裝高性能中央處理單元(CPU)，并執(zhí)行復(fù)雜的運(yùn)算處理。

也就是說(shuō)，發(fā)送器10需要由具有較小功耗的電池驅(qū)動(dòng)。接收器需要具有帶有執(zhí)行遠(yuǎn)距離通信能力的高靈敏度接收性能。此外，通信信道具有有限的連續(xù)發(fā)送持續(xù)時(shí)間。盡管要求是嚴(yán)格的，但由于所發(fā)送的信息量小，所以不需要高傳送速率。此外，即使接收器消耗大量的功率也沒(méi)有關(guān)系。

<DSSS方案>

直接序列擴(kuò)頻(DSSS)方案已經(jīng)用于高靈敏度收發(fā)器。將對(duì)DSSS方案的示例進(jìn)行描述。

如圖1所示，發(fā)送器10包括循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)附加器11、同步信號(hào)(SYNC)發(fā)生器12、選擇器13、Gold碼發(fā)生器14、乘法器15、載波振蕩器16、乘法器17、帶通濾波器(BPF)18、放大器19和天線20。發(fā)送器10無(wú)線地發(fā)送從氣象觀測(cè)裝置31供應(yīng)的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)TM。

可以根據(jù)需要將Reed-Solomon碼、卷積碼和其他代碼進(jìn)一步添加到發(fā)送器10。

圖2為示出發(fā)送分組(packet，包)的幀格式的示意圖。如自圖2頂部開(kāi)始的第一行所示，發(fā)送分組包括兩個(gè)八位字節(jié)的前導(dǎo)碼、一個(gè)八位字節(jié)的SFD(幀起始定界符)和16個(gè)八位字節(jié)的PSDU(PHY服務(wù)數(shù)據(jù)單元)。在此，前導(dǎo)碼和SFD為固定數(shù)據(jù)。前導(dǎo)碼可以為例如“0011111101011001”的比特流。此外，SFD可以為例如“00011100”的比特流。

如自圖2頂部開(kāi)始的第二行所示，16個(gè)八位字節(jié)的PSDU包括幀控制(FC)、序列號(hào)(SN)、收發(fā)器地址(ADR)、有效載荷(PAYLOAD)和幀校驗(yàn)序列(FCS)。

幀控制(FC)為兩個(gè)八位字節(jié)的數(shù)字信息，并且為指示在幀控制之后的信息的配置、比特?cái)?shù)等的信息。幀控制為固定比特流，并且可以是例如“0010000000100110”的比特流。序列號(hào)(SN)為一個(gè)八位字節(jié)的數(shù)字信息，并且每當(dāng)發(fā)送新數(shù)據(jù)時(shí)向上計(jì)數(shù)。通過(guò)校驗(yàn)該序列號(hào)，接收器可以確定對(duì)象數(shù)據(jù)是否為新數(shù)據(jù)。收發(fā)器地址(ADR)為四個(gè)八位字節(jié)的信息，并且為關(guān)于用于識(shí)別發(fā)送器的發(fā)送器地址編號(hào)和用于識(shí)別接收器的接收器地址編號(hào)的信息。有效載荷(PAYLOAD)為四個(gè)八位字節(jié)的數(shù)字信息，并且氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)TM按原樣設(shè)置在其中。幀校驗(yàn)序列(FCS)為兩個(gè)八位字節(jié)的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，并且為用于校驗(yàn)通信數(shù)據(jù)中是否發(fā)生錯(cuò)誤的信息。

同步信號(hào)發(fā)生器12生成這些信息項(xiàng)諸如前導(dǎo)碼、SFD、幀控制、序列號(hào)和收發(fā)器地址，并將所述信息供應(yīng)給選擇器13。此外，CRC附加器11將針對(duì)有效載荷計(jì)算的幀校驗(yàn)序列附加到有效載荷，并且將有效載荷供應(yīng)給選擇器13，其中有效載荷通過(guò)復(fù)制從氣象觀測(cè)裝置31供應(yīng)的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)TM而獲得。

選擇器13將信息諸如前導(dǎo)碼、SFD、幀控制、序列號(hào)和收發(fā)器地址附加到附加有幀校驗(yàn)序列的有效載荷，以生成發(fā)送數(shù)據(jù)QD。

如自圖2頂部開(kāi)始的第三行所示，一幀的發(fā)送數(shù)據(jù)QD包括152比特(19個(gè)八位字節(jié))。Gold碼發(fā)生器14包括兩個(gè)M序列(最大序列)發(fā)生器，并且生成長(zhǎng)度為256個(gè)碼片的偽隨機(jī)數(shù)序列。乘法器15將偽隨機(jī)數(shù)序列和發(fā)送數(shù)據(jù)QD相乘，以生成偽隨機(jī)數(shù)序列PN。

也就是說(shuō)，在偽隨機(jī)數(shù)序列PN中，發(fā)送數(shù)據(jù)QD的一個(gè)比特被擴(kuò)展為偽隨機(jī)數(shù)序列(256個(gè)碼片)。如自圖2頂部開(kāi)始的第四行所示，偽隨機(jī)數(shù)序列PN的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為38400個(gè)碼片(150x 256)。

在此，當(dāng)考慮920MHz頻帶時(shí)，由于一個(gè)發(fā)送信道的帶寬為200KHz，所以發(fā)送一個(gè)碼片的信息所需的時(shí)間Δ為大約5μs至10μs。在圖2所示的時(shí)序圖中，時(shí)間Δ被設(shè)置為5μs(碼片速率＝200KHz)。在這種情況下，以194.56ms的總周期無(wú)線地發(fā)送一幀的發(fā)送數(shù)據(jù)QD。

載波振蕩器16使用于無(wú)線發(fā)送中的載波頻率振蕩，并且將載波頻率提供給乘法器17。乘法器17根據(jù)偽隨機(jī)數(shù)序列PN調(diào)制載波頻率的極性，以產(chǎn)生DSSS方案的調(diào)制信號(hào)CM。調(diào)制信號(hào)CM被供應(yīng)給帶通濾波器18。

在根據(jù)DSSS方案的調(diào)制(在本示例中為BPSK調(diào)制)中，調(diào)制載波頻率，使得當(dāng)偽隨機(jī)數(shù)序列PN為“1”時(shí)載波相位變?yōu)棣?。此外，調(diào)制載波頻率，使得當(dāng)偽隨機(jī)數(shù)序列PN為“0”時(shí)，載波相位變?yōu)?π(極性反轉(zhuǎn))。以這種方式極性反轉(zhuǎn)的調(diào)制信號(hào)CM在寬頻率分量上擴(kuò)展，因?yàn)檎{(diào)制信號(hào)在切換點(diǎn)處突然改變。如果調(diào)制信號(hào)按原樣無(wú)線地發(fā)送，則調(diào)制信號(hào)可影響相鄰的無(wú)線電通信。

因此，帶通濾波器(BPF)18將調(diào)制信號(hào)CM的頻率分量限制在載波頻率附近。以這種方式，獲得了其頻帶由帶通濾波器18限制的發(fā)送信號(hào)TX。在圖2所示的限帶發(fā)送信號(hào)TX中，相位切換點(diǎn)平滑地改變。發(fā)送信號(hào)TX被放大器19放大，并且然后從天線20輻射。

如上所述，在DSSS方案中，發(fā)送數(shù)據(jù)QD的一個(gè)比特被擴(kuò)展到偽隨機(jī)數(shù)序列PN的256個(gè)碼片中并且被發(fā)送。通過(guò)再現(xiàn)與在發(fā)送中使用的Gold碼相同的Gold碼并且將Gold碼與接收信號(hào)相乘并對(duì)其進(jìn)行積分，接收器可以再現(xiàn)接收信號(hào)QD。通過(guò)增加Gold碼的碼長(zhǎng)(擴(kuò)展因子)來(lái)獲得高靈敏度。在圖2中，雖然擴(kuò)展因子被設(shè)置為256，但是通過(guò)進(jìn)一步增加擴(kuò)展因子可以獲得更高的靈敏度。

圖3為IEEE 802.15.4K的規(guī)范的一部分，并且示出了在最左列上給出的擴(kuò)展因子處的預(yù)期靈敏度。從該表可以理解，當(dāng)碼片速率為200K/s時(shí)，擴(kuò)展因子為256處的預(yù)期接收器靈敏度為-127dBm。此外，當(dāng)擴(kuò)展因子增大到最大值(32768)時(shí)，預(yù)期接收器靈敏度提高到-148dBm?？梢岳斫猓瑪U(kuò)展因子32768為擴(kuò)展因子256的128倍，并且因此，可以預(yù)期靈敏度可以提高大約21dB。

圖4示出擴(kuò)展因子被設(shè)置為IEEE 802.15.4K標(biāo)準(zhǔn)的最大值(32768)的情況?？梢岳斫?，如果擴(kuò)展因子增大以便獲得更高的靈敏度，則實(shí)際上會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題。也就是說(shuō)，第一個(gè)問(wèn)題是國(guó)內(nèi)法律中對(duì)連續(xù)發(fā)送持續(xù)時(shí)間的限制。

在圖4中(當(dāng)擴(kuò)展因子設(shè)置為32768時(shí))，一比特的發(fā)送時(shí)間為163.84毫秒(Δx32768)。因此，發(fā)送整個(gè)一個(gè)分組(152比特)所需的時(shí)間大約為24.9秒。然而，根據(jù)ARIB STD T-108規(guī)定，在日本920MHz頻帶所允許的最大連續(xù)發(fā)送持續(xù)時(shí)間為“4秒”。因此，32768的擴(kuò)展因子不能應(yīng)用于在日本的920MHz頻帶。

相反，當(dāng)計(jì)算在920MHz頻帶所允許的連續(xù)發(fā)送持續(xù)時(shí)間(4秒)內(nèi)可以發(fā)送數(shù)據(jù)的最大擴(kuò)展因子時(shí)，上限擴(kuò)展因子為4096，并且如從圖3所讀取，對(duì)應(yīng)于擴(kuò)展因子的接收器靈敏度為-139dBm。由于接收器靈敏度的上限以這種方式受到限制，所以存在接收器靈敏度可顯著降低的擔(dān)憂。

已經(jīng)描述了連續(xù)發(fā)送持續(xù)時(shí)間是4秒。然而，嚴(yán)格地說(shuō)，根據(jù)ARIB STD T-108規(guī)定，允許4秒的連續(xù)發(fā)送持續(xù)時(shí)間的頻率區(qū)域限于某些頻率區(qū)域。也就是說(shuō)，當(dāng)連續(xù)發(fā)送持續(xù)時(shí)間被設(shè)置為4秒時(shí)，可以用于發(fā)送和接收的頻率信道的數(shù)量被限制。相比之下，當(dāng)連續(xù)發(fā)送持續(xù)時(shí)間為0.2秒或更短時(shí)，可以在更大數(shù)量的頻帶中發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。如果可用更寬的頻帶范圍，則可以抑制干擾等的影響。

當(dāng)使用0.2秒或更短的連續(xù)發(fā)送持續(xù)時(shí)間應(yīng)用802.15.4K標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，最大擴(kuò)展因子為128，如圖2所描述。在這種情況下，預(yù)期的接收器靈敏度為-128dBm(參見(jiàn)圖3)。即使不采用DSSS方案，也可以實(shí)現(xiàn)-128dBm的接收器靈敏度水平。

根據(jù)常規(guī)的DSSS方案，存在連續(xù)發(fā)送持續(xù)時(shí)間可能增加的擔(dān)憂，并且可能無(wú)法在日本的920MHz頻帶中獲得足夠的接收器靈敏度。此外，當(dāng)增加發(fā)送信道的數(shù)量時(shí)，可期望將連續(xù)發(fā)送持續(xù)時(shí)間進(jìn)一步縮短到0.2秒或更短。然而，在這種情況下，接收器靈敏度可進(jìn)一步降低。

此外，在常規(guī)的DSSS方案中，當(dāng)采用32768的擴(kuò)展因子時(shí)，通過(guò)對(duì)32768個(gè)碼片進(jìn)行時(shí)間積分，僅能夠?qū)σ粋€(gè)比特的信息進(jìn)行積分和檢測(cè)。對(duì)一個(gè)比特的信息進(jìn)行積分和檢測(cè)所需的時(shí)間為164毫秒。對(duì)于由鎖相環(huán)(PLL)或延遲鎖相環(huán)(DLL)進(jìn)行的相位檢測(cè)，需要相同的時(shí)間。相位檢測(cè)電路諸如PLL或DLL包括反饋電路，并且環(huán)路響應(yīng)時(shí)間比檢測(cè)電路的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)一個(gè)數(shù)位(10倍)。因此，接收器的PLL(或DLL)的響應(yīng)時(shí)間預(yù)期為大約1.6秒。

這成為對(duì)在發(fā)送器10中提供的載波振蕩器16的“相位波動(dòng)”的限制。也就是說(shuō)，載波振蕩器16的相位需要“在觀察1.6秒時(shí)不變化”。然而，可以理解，如果以低成本制造使920MHz的高頻率振蕩的振蕩器，則相位容易由于振蕩器的內(nèi)部噪聲而變化。

可以理解，GPS使用穩(wěn)定相位振蕩器，穩(wěn)定相位振蕩器使用銣振蕩器，并且因此即使環(huán)路響應(yīng)時(shí)間超過(guò)一秒，其也具有小的相位波動(dòng)。然而，銣振蕩器非常昂貴(幾萬(wàn)日元或更高)，并且消耗大量的功率。盡管此振蕩器可以安裝在昂貴的GPS衛(wèi)星上，但是在如上所述的此傳感器網(wǎng)絡(luò)中使用的發(fā)送器10中采用這種振蕩器可將成本增加到不允許的程度，并且不實(shí)用。

也就是說(shuō)，在不那么昂貴并且消耗如可用于發(fā)送器10中的如此少量的功率的載波振蕩器16中，存在可實(shí)際使用的擴(kuò)展因子的上限可由于相位波動(dòng)而固定的擔(dān)憂。

<發(fā)送數(shù)據(jù)的重新排列>

因此，重新排列發(fā)送數(shù)據(jù)，使得發(fā)送數(shù)據(jù)的接收器側(cè)已知的部分在發(fā)送數(shù)據(jù)中均勻地?cái)U(kuò)展，使用重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制，并且將發(fā)送信號(hào)作為相位調(diào)制的載波信號(hào)發(fā)送。

通過(guò)這樣做，可以縮短最大連續(xù)發(fā)送持續(xù)時(shí)間。因此，可以構(gòu)建針對(duì)干擾穩(wěn)健的收發(fā)器系統(tǒng)。此外，可以在不超過(guò)由無(wú)線電法案定義的最大發(fā)送持續(xù)時(shí)間的規(guī)定的情況下提高有效的SNR。進(jìn)一步地，即使當(dāng)在幀中發(fā)生相位波動(dòng)時(shí)，也可以最優(yōu)地校正相位和頻率。因此，例如，即使接收信號(hào)嵌入在噪聲中，也可以正確地解碼比常規(guī)信號(hào)弱的接收信號(hào)。也就是說(shuō)，可以抑制接收器靈敏度的降低。

可以將發(fā)送數(shù)據(jù)的接收器側(cè)已知的部分和發(fā)送數(shù)據(jù)的接收器側(cè)未知的部分劃分成多個(gè)部分，并且可以將劃分部分重新排列，使得劃分的已知部分的各個(gè)部分?jǐn)?shù)據(jù)項(xiàng)和劃分的未知部分的各個(gè)部分?jǐn)?shù)據(jù)項(xiàng)交替排列。

此外，發(fā)送數(shù)據(jù)可以被配置為包括接收器側(cè)已知的13個(gè)八位字節(jié)的一部分和接收器側(cè)未知的6個(gè)八位字節(jié)的一部分。接收器側(cè)已知的部分可以每?jī)蓚€(gè)八位字節(jié)進(jìn)行劃分，并且接收器側(cè)未知的部分可以每八位字節(jié)進(jìn)行劃分，并且可以重新排列發(fā)送數(shù)據(jù)，使得兩個(gè)八位字節(jié)的已知部分的部分?jǐn)?shù)據(jù)和一個(gè)八位字節(jié)的未知部分的數(shù)據(jù)交替排列。

此外，發(fā)送數(shù)據(jù)的接收器側(cè)未知的部分可以包括發(fā)送目標(biāo)信息，并且發(fā)送數(shù)據(jù)的接收器側(cè)已知的部分可以包括附加到發(fā)送目標(biāo)信息的預(yù)定同步模式。

進(jìn)一步地，發(fā)送數(shù)據(jù)的接收器側(cè)未知的部分還可以包括發(fā)送目標(biāo)信息的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。

進(jìn)一步地，可以使用重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)根據(jù)二進(jìn)制相移鍵控來(lái)調(diào)制載波信號(hào)的相位。

進(jìn)一步地，可以使用重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)根據(jù)正交相移鍵控來(lái)調(diào)制載波信號(hào)的相位。

進(jìn)一步地，相同的發(fā)送數(shù)據(jù)可以被重新排列多次，并且每次重新排列均可以對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制，以發(fā)送所述發(fā)送信號(hào)。

<發(fā)送器>

圖5示出發(fā)送器的主要配置的示例，該發(fā)送器作為應(yīng)用本技術(shù)的信號(hào)處理裝置的實(shí)施例。圖5所示的發(fā)送器100為將從氣象觀測(cè)裝置31供應(yīng)的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)(諸如例如溫度、日照、降水、風(fēng)向和風(fēng)速的觀測(cè)數(shù)據(jù))作為無(wú)線電信號(hào)進(jìn)行發(fā)送的裝置，類似于圖1的發(fā)送器10。發(fā)送器100安裝在例如氣象觀測(cè)裝置31附近，并且將來(lái)自山上等的無(wú)線電信號(hào)發(fā)送到安裝在例如山腳下的市區(qū)(例如，在諸如大學(xué)研究設(shè)施或數(shù)據(jù)中心的設(shè)施中)中的接收器(即，長(zhǎng)距離的發(fā)送分發(fā)目的地)。

圖6示出由發(fā)送器100發(fā)送的發(fā)送信號(hào)的整個(gè)幀結(jié)構(gòu)。在發(fā)送器10的情況下，幀周期與圖4所示的示例中的一樣大，為24.9秒。相比之下，在發(fā)送器100的情況下，一次發(fā)送的連續(xù)發(fā)送持續(xù)時(shí)間為0.192秒，如圖6所示。也就是說(shuō)，由于連續(xù)發(fā)送持續(xù)時(shí)間小于0.2秒，所以可以為該發(fā)送分配許多發(fā)送信道。因此，可以選擇相對(duì)空的信道并且通過(guò)所選擇的信道發(fā)送信號(hào)并且構(gòu)建針對(duì)干擾更加穩(wěn)健的系統(tǒng)。通過(guò)采用本技術(shù)，即使在使用這樣短的幀長(zhǎng)度時(shí)，也可以構(gòu)建高靈敏度的收發(fā)器系統(tǒng)。

發(fā)送幀，使得在30秒的各個(gè)超幀中執(zhí)行一次數(shù)據(jù)發(fā)送。在該30秒的周期中，最多重復(fù)100次地發(fā)生0.192秒的幀。在此，幀間間隔x至少為2ms。間隔x每次根據(jù)載波偵聽(tīng)結(jié)果(即，信道擁塞狀態(tài))改變。當(dāng)30秒的周期被平均時(shí)，幀以大約每隔0.3秒一次的速率進(jìn)行發(fā)送。因此，在30秒內(nèi)發(fā)送100幀?？砂l(fā)送的幀的數(shù)量根據(jù)信道擁塞狀態(tài)而略微變化。雖然在100個(gè)幀發(fā)送中發(fā)送的信號(hào)是任選的，但是將描述所發(fā)送的相同信號(hào)。

如圖5所示，發(fā)送器100包括循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)附加器111、同步信號(hào)(SYNC)發(fā)生器112、選擇器113、幀計(jì)數(shù)器114、寄存器115、交織器116、Gold碼發(fā)生器117、乘法器118、載波振蕩器119、乘法器120、帶通濾波器121、放大器122和天線123。

CRC附加器111將用于錯(cuò)誤校正的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC)附加到從氣象觀測(cè)裝置31供應(yīng)的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)TM，并將氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)供應(yīng)給選擇器113。循環(huán)冗余校驗(yàn)碼可以是任選代碼，并且其數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為任選的。

同步信號(hào)發(fā)生器112生成預(yù)定的同步模式，并將同步模式供應(yīng)給選擇器113。同步模式可以為任選模式，其數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為任選的。

選擇器113適當(dāng)?shù)剡x擇輸入以將從同步信號(hào)發(fā)生器112供應(yīng)的同步模式附加到氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)TM，其中從CRC附加器111供應(yīng)的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼附加到氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)TM，以生成發(fā)送數(shù)據(jù)QD。

選擇器113將作為循環(huán)冗余校驗(yàn)碼和同步模式附加到其上的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)TM的發(fā)送數(shù)據(jù)QD供應(yīng)給寄存器115。

如自圖7頂部開(kāi)始的第二行所示，在每個(gè)幀中，氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)TM被復(fù)制為有效載荷，并且附加有幀校驗(yàn)序列(FCS)。進(jìn)一步地，附加了同步模式(前導(dǎo)碼、SFD、幀控制(FC)、序列號(hào)(SN)和收發(fā)器地址(ADR))。

該同步模式是不依賴于氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)TM的信息。換言之，該同步模式的所有比特(13個(gè)八位字節(jié))對(duì)于接收器是已知的。對(duì)于接收器側(cè)“已知”的信息被稱為同步模式(SYNC)。上述配置示例是一個(gè)示例，并且同步模式(SYNC)的配置為任選的。例如，除上述信息之外的信息可以包括在同步模式(SYNC)中，并且上述信息項(xiàng)的一些或全部可以不包括在同步模式(SYNC)中。

相比之下，作為有效載荷發(fā)送的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)TM和幀校驗(yàn)序列(FCS)為接收器不能預(yù)測(cè)的信息。對(duì)于接收器側(cè)“未知”的信息被稱為UND(未知數(shù)據(jù))。

圖5的幀計(jì)數(shù)器114為一種計(jì)數(shù)器，其對(duì)所發(fā)送的幀的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且對(duì)從0到99的數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，且將計(jì)數(shù)值供應(yīng)給寄存器115。

寄存器115為19個(gè)八位字節(jié)(152比特)的寄存器。當(dāng)從幀計(jì)數(shù)器114供應(yīng)的計(jì)數(shù)值為“0”時(shí)，寄存器115導(dǎo)入選擇器113的輸出(對(duì)應(yīng)于一幀的發(fā)送數(shù)據(jù)QD)，并將發(fā)送數(shù)據(jù)保持在其中。寄存器115保持對(duì)應(yīng)于一幀的下一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)QD，直到從幀計(jì)數(shù)器114供應(yīng)的計(jì)數(shù)值變?yōu)椤?”。寄存器115適當(dāng)?shù)貙⒈３衷谄渲械闹倒?yīng)給交織器116。也就是說(shuō)，在超幀周期期間從寄存器115輸出相同的發(fā)送數(shù)據(jù)QD。隨后，當(dāng)從幀計(jì)數(shù)器114供應(yīng)的計(jì)數(shù)值變?yōu)椤?”時(shí)，寄存器115再次導(dǎo)入選擇器113的輸出(對(duì)應(yīng)于一幀的發(fā)送數(shù)據(jù)QD)并且將發(fā)送數(shù)據(jù)保持在其中。

在發(fā)送器10(圖1)的情況下，從選擇器13輸出的發(fā)送數(shù)據(jù)QD被供應(yīng)給乘法器15，并且乘以在Gold碼發(fā)生器14中生成的偽隨機(jī)數(shù)序列。也就是說(shuō)，如在自圖7頂部開(kāi)始的第三行所示，首先發(fā)送同步模式(SYNC)，并且然后發(fā)送UND。

相比之下，在發(fā)送器100中，交織器116將同步模式(SYNC)分解，以便在UND之間進(jìn)行擴(kuò)展，如自圖7頂部開(kāi)始的第四行所示。在這種情況下，同步模式(SYNC)基本上均勻地?cái)U(kuò)展。也就是說(shuō)，交織器116將發(fā)送數(shù)據(jù)重新排列，使得發(fā)送數(shù)據(jù)QD的接收器側(cè)已知的部分在發(fā)送數(shù)據(jù)中更均勻地?cái)U(kuò)展。

在圖7的示例中，同步模式(SYNC)為13個(gè)八位字節(jié)的信息，并且UND為6個(gè)八位字節(jié)的信息。當(dāng)每八位字節(jié)分解13個(gè)八位字節(jié)的同步模式(SYNC)以獲得SYNC0至SYNC12，并且每八位字節(jié)分解UND的6個(gè)八位字節(jié)以獲得UND0至UND5時(shí)，交織器116按照以下順序?qū)⑦@些數(shù)據(jù)重新排列項(xiàng)。

SYNC0、SYNC1、UND0、SYNC2、SYNC3、UND1、…、UND5、SYNC12

當(dāng)通過(guò)以這種方式在整個(gè)幀上進(jìn)行擴(kuò)展來(lái)發(fā)送接收器已知的同步模式時(shí)，接收該信號(hào)的接收器可以準(zhǔn)確地估計(jì)發(fā)送載波在各個(gè)短幀中的頻率和初始相位。因此，即使連續(xù)發(fā)送持續(xù)時(shí)間短，接收器也能夠以高的靈敏度接收信號(hào)。

自圖7頂部開(kāi)始的第五行示出重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)QD的示例。交織器116將以這種方式重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)QD供應(yīng)給乘法器118。

Gold碼生成器117包括兩個(gè)M序列(最大序列)生成器，并且生成長(zhǎng)度為256比特(256個(gè)碼片)的偽隨機(jī)數(shù)序列。例如，Gold碼發(fā)生器117生成長(zhǎng)度為256比特的預(yù)定模式的比特流作為偽隨機(jī)數(shù)序列。偽隨機(jī)數(shù)序列可以為任選序列，并且其數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為任選的。Gold碼發(fā)生器117將偽隨機(jī)數(shù)序列供應(yīng)給乘法器118。

乘法器118通過(guò)將從交織器116供應(yīng)的重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)QD和從Gold碼發(fā)生器117供應(yīng)的偽隨機(jī)數(shù)序列相乘來(lái)生成偽隨機(jī)數(shù)序列PN。也就是說(shuō)，乘法器118將偽隨機(jī)數(shù)序列分配給發(fā)送數(shù)據(jù)QD的各個(gè)比特，以從各個(gè)發(fā)送分組生成38400比特(152比特x 256個(gè)碼片)的偽隨機(jī)數(shù)序列PN。

在這種情況下，分配給發(fā)送數(shù)據(jù)QD的值為“0”的比特(QD＝0)的偽隨機(jī)數(shù)序列的比特值與分配給發(fā)送數(shù)據(jù)QD的值為“1”的比特(QD＝1)的偽隨機(jī)數(shù)序列的比特值相反。也就是說(shuō)，例如，乘法器118將偽隨機(jī)數(shù)序列分配給發(fā)送數(shù)據(jù)QD的值為“0”的比特(QD＝0)，并且將具有相反比特值的偽隨機(jī)數(shù)序列分配給發(fā)送數(shù)據(jù)QD的值為“1”的比特(QD＝1)。更具體地，例如，如圖7的底部所示，乘法器118將偽隨機(jī)數(shù)序列“1101000110100…...1001”分配給發(fā)送數(shù)據(jù)QD的值為“1”的比特(QD＝1)，并且將偽隨機(jī)數(shù)序列“0010111001011......0110”分配給發(fā)送數(shù)據(jù)QD的值為“0”的比特(QD＝0)。

在該偽隨機(jī)數(shù)序列PN中，類似于圖2的示例，擴(kuò)展因子為256，并且類似于圖2的示例，碼片速率Δ為5μs。乘法器118將以這種方式生成的偽隨機(jī)數(shù)序列PN供應(yīng)給乘法器120。

載波振蕩器119使用于無(wú)線發(fā)送的載波頻率振蕩，并且將載波頻率供應(yīng)給乘法器120。乘法器120通過(guò)根據(jù)偽隨機(jī)數(shù)序列PN調(diào)制載波頻率的極性來(lái)進(jìn)行作為DSSS方案的BPSK調(diào)制。

也就是說(shuō)，調(diào)制載波頻率的極性，使得當(dāng)偽隨機(jī)數(shù)序列PN為“1”時(shí)載波相位變?yōu)棣?，并且?dāng)偽隨機(jī)數(shù)序列PN為“0”時(shí)載波相位變?yōu)?π(極性反轉(zhuǎn))。

乘法器120將調(diào)制結(jié)果作為調(diào)制信號(hào)CM供應(yīng)給帶通濾波器(BPF)121。

以這種方式極性反轉(zhuǎn)的調(diào)制信號(hào)CM在寬頻率分量上擴(kuò)展，因?yàn)檎{(diào)制信號(hào)在切換點(diǎn)處突然改變。如果調(diào)制信號(hào)按原樣無(wú)線地發(fā)送，則調(diào)制信號(hào)可影響類似頻帶的無(wú)線電通信。

因此，帶通濾波器121將調(diào)制信號(hào)CM的頻率分量限制在載波頻率附近。帶通濾波器121將以這種方式限制頻帶的調(diào)制信號(hào)CM作為發(fā)送信號(hào)TX供應(yīng)給放大器122。

放大器122放大所供應(yīng)的發(fā)送信號(hào)TX，并且將發(fā)送信號(hào)TX作為無(wú)線電波(無(wú)線電信號(hào))從天線123輻射。也就是說(shuō)，放大器122經(jīng)由天線123將放大的發(fā)送信號(hào)TX作為無(wú)線電信號(hào)發(fā)送。

通過(guò)這樣做，在接收器已知的同步模式(SYNC)大致均勻地?cái)U(kuò)展的狀態(tài)下，從天線123將發(fā)送幀作為0.2秒或更短的幀發(fā)送。因此，發(fā)送器100可以抑制接收器靈敏度的降低。

換句話說(shuō)，發(fā)送器100可以將無(wú)線電信號(hào)發(fā)送到更遠(yuǎn)的距離，同時(shí)抑制整個(gè)裝置的功耗的增加。因此，當(dāng)使用該發(fā)送器100時(shí)，可以更容易地實(shí)現(xiàn)用于發(fā)送通過(guò)安裝在諸如山區(qū)(例如，在其中人難以自己觀測(cè)氣象數(shù)據(jù)，并且難以準(zhǔn)備到在山腳下的市區(qū)(例如，在諸如大學(xué)研究設(shè)施或數(shù)據(jù)中心的設(shè)施中)的大型外部電源)的地方的氣象觀測(cè)裝置31獲得的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。

<發(fā)送處理的流程>

接下來(lái)，將參考圖8的流程圖描述在具有上述配置的發(fā)送器100中執(zhí)行的發(fā)送處理的流程的示例。當(dāng)輸入發(fā)送數(shù)據(jù)(例如，氣象觀測(cè)數(shù)據(jù))時(shí)，發(fā)送器100開(kāi)始發(fā)送處理。

當(dāng)發(fā)送處理開(kāi)始時(shí)，CRC附加器111在步驟S101中將循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC)附加到發(fā)送數(shù)據(jù)(有效載荷)。

在步驟S102中，同步信號(hào)發(fā)生器112生成預(yù)定的同步模式(接收器已知)，并且選擇器113將同步模式附加到發(fā)送數(shù)據(jù)，以生成對(duì)應(yīng)于一幀的發(fā)送數(shù)據(jù)QD。

在步驟S103中，寄存器115在幀計(jì)數(shù)器114的計(jì)數(shù)值變?yōu)椤?”的時(shí)間點(diǎn)存儲(chǔ)在步驟S102中生成的對(duì)應(yīng)于一幀的發(fā)送數(shù)據(jù)QD。

在步驟S104中，幀計(jì)數(shù)器114對(duì)保持在寄存器115中的對(duì)應(yīng)于一幀的發(fā)送數(shù)據(jù)QD的發(fā)送次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。

在步驟S105中，交織器116讀取對(duì)應(yīng)于保持在寄存器115中的一幀的發(fā)送數(shù)據(jù)QD。

在步驟S106中，交織器116劃分發(fā)送數(shù)據(jù)QD的UND和同步模式，并且重新排列發(fā)送數(shù)據(jù)QD，使得同步模式被更均勻地?cái)U(kuò)展。

在步驟S107中，Gold碼發(fā)生器117生成預(yù)定的偽隨機(jī)數(shù)序列。

在步驟S108中，乘法器118將偽隨機(jī)數(shù)序列乘以重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)QD，以生成偽隨機(jī)數(shù)序列PN。

在步驟S109中，載波振蕩器119生成載波信號(hào)。

在步驟S110中，乘法器120根據(jù)偽隨機(jī)數(shù)序列PN調(diào)制載波信號(hào)的極性以生成調(diào)制信號(hào)。

在步驟S111中，帶通濾波器121將調(diào)制信號(hào)的頻率限制在載波頻率附近以生成發(fā)送信號(hào)TX。

在步驟S112中，放大器122放大發(fā)送信號(hào)TX，并且經(jīng)由天線123將發(fā)送信號(hào)TX作為無(wú)線電信號(hào)發(fā)送。

各個(gè)步驟的處理可以按照任選的順序執(zhí)行，并且可以并行執(zhí)行，并且可以根據(jù)需要重復(fù)執(zhí)行。當(dāng)連續(xù)輸入發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)各個(gè)幀重復(fù)執(zhí)行發(fā)送處理的各個(gè)處理。

通過(guò)執(zhí)行上述發(fā)送處理，發(fā)送器100可以通過(guò)基本均勻地?cái)U(kuò)展接收器已知的同步模式(SYNC)來(lái)將發(fā)送幀作為0.2秒或更短的幀發(fā)送，并且可以抑制接收器靈敏度的降低。

盡管已經(jīng)描述了發(fā)送器100執(zhí)行BPSK調(diào)制，但是相移量為任選的，并且本技術(shù)不限于此。例如，發(fā)送器100可以執(zhí)行QPSK(正交相移鍵控)調(diào)制。在QPSK調(diào)制的情況下，相移量為π/2，并且載波具有0、π/2、π、3π/2的四個(gè)相位。在這種情況下，發(fā)送器100的Gold碼生成器117可以生成使發(fā)送數(shù)據(jù)流QD移位四個(gè)相位的偽隨機(jī)數(shù)序列，并且乘法器118可以將偽隨機(jī)數(shù)序列乘以發(fā)送數(shù)據(jù)流QD以生成根據(jù)QPSK調(diào)制(正交相移鍵控)調(diào)制載波頻率的偽隨機(jī)數(shù)序列PN。

由發(fā)送器100發(fā)送的數(shù)據(jù)為任選的，并且不限于氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)。也就是說(shuō)，發(fā)送器100可以應(yīng)用于任選的系統(tǒng)，并且可以應(yīng)用于除觀測(cè)氣象數(shù)據(jù)的系統(tǒng)之外的系統(tǒng)。

此外，盡管已經(jīng)描述了發(fā)送器100將發(fā)送信號(hào)TX作為無(wú)線電信號(hào)發(fā)送，但是發(fā)送器100可以經(jīng)由任選的有線通信介質(zhì)發(fā)送所述發(fā)送信號(hào)TX。

<2.第二實(shí)施例>

<發(fā)送信號(hào)TX的接收>

為使接收器接收作為0.2秒或更短的幀發(fā)送的發(fā)送信號(hào)TX，同時(shí)基本均勻地?cái)U(kuò)展接收器已知的同步模式(SYNC)，首先，接收器接收用于發(fā)送重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送信號(hào)，使得發(fā)送數(shù)據(jù)的已知部分在發(fā)送數(shù)據(jù)中更均勻地?cái)U(kuò)展。隨后，接收器檢測(cè)作為所接收的發(fā)送信號(hào)的接收信號(hào)的幀中的每個(gè)的報(bào)頭位置，計(jì)算在其中檢測(cè)到報(bào)頭位置的接收信號(hào)的各個(gè)幀中的預(yù)定參數(shù)，使用所計(jì)算的參數(shù)校正接收信號(hào)的各個(gè)幀，并且對(duì)接收信號(hào)的各個(gè)校正幀進(jìn)行積分。最后，接收器從集成的接收信號(hào)中解碼發(fā)送數(shù)據(jù)。

通過(guò)這樣做，可以接收和解碼最大連續(xù)發(fā)送持續(xù)時(shí)間短的發(fā)送信號(hào)TX。因此，可以構(gòu)建針對(duì)干擾穩(wěn)健的收發(fā)器系統(tǒng)。此外，可以在不超過(guò)由無(wú)線電法案定義的最大發(fā)送持續(xù)時(shí)間的規(guī)定的情況下提高有效SNR。進(jìn)一步地，即使當(dāng)在幀中發(fā)生相位波動(dòng)時(shí)，也可以最優(yōu)地校正相位和頻率。因此，例如，即使接收信號(hào)嵌入噪聲中，也可以正確地解碼比常規(guī)信號(hào)弱的接收信號(hào)。也就是說(shuō)，可以抑制接收器靈敏度的降低。

可以從接收信號(hào)中提取已知的同步模式以生成已知的擴(kuò)展碼?？梢詫?duì)已知的擴(kuò)展碼進(jìn)行快速傅里葉變換以獲得復(fù)數(shù)頻譜?？梢詫?duì)接收信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換以獲得復(fù)數(shù)接收信號(hào)頻譜?？梢詫?duì)復(fù)數(shù)頻譜和復(fù)數(shù)接收信號(hào)頻譜執(zhí)行快速傅里葉逆變換，以獲得互相關(guān)值。可以計(jì)算預(yù)定周期中的互相關(guān)值?；ハ嚓P(guān)值的峰值作為幀的報(bào)頭位置被檢測(cè)。

此外，可以從最大值開(kāi)始按照下降的數(shù)量級(jí)檢測(cè)對(duì)應(yīng)于預(yù)定數(shù)量的幀的預(yù)定數(shù)量的值作為互相關(guān)值的峰值。

此外，可以針對(duì)各個(gè)預(yù)定時(shí)間塊計(jì)算接收信號(hào)的頻率校正值和接收信號(hào)的初始相位作為參數(shù)。在這種情況下，可以使用計(jì)算的頻率校正值針對(duì)各個(gè)時(shí)間塊校正接收信號(hào)的頻率，并且可以使用計(jì)算的初始相位校正接收信號(hào)的初始相位。

進(jìn)一步地，可以針對(duì)各個(gè)預(yù)定時(shí)間塊計(jì)算指示接收信號(hào)和已知同步模式之間的相關(guān)性的互相關(guān)值作為參數(shù)。在這種情況下，可以使用計(jì)算的互相關(guān)值作為時(shí)間塊的加權(quán)因子來(lái)對(duì)校正的接收信號(hào)的各個(gè)幀進(jìn)行積分。

在發(fā)送信號(hào)中，可以根據(jù)二進(jìn)制相移鍵控來(lái)調(diào)制載波信號(hào)的相位，并且可以根據(jù)正交相移鍵控來(lái)調(diào)制載波信號(hào)的相位。

此外，發(fā)送數(shù)據(jù)的未知部分可以包括發(fā)送目標(biāo)信息和信息的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，并且可以使用循環(huán)冗余校驗(yàn)碼來(lái)確定發(fā)送數(shù)據(jù)中包括的發(fā)送目標(biāo)信息中的錯(cuò)誤。

<接收器>

圖9是示出接收器的主要配置的示例的圖表，該接收器為應(yīng)用本技術(shù)的信號(hào)處理裝置的示例。圖9所示的接收器200為接收和解調(diào)從圖5的發(fā)送器100發(fā)送的發(fā)送信號(hào)TX的裝置，以獲得例如氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)(諸如溫度、日照、降水、風(fēng)向和風(fēng)速)等。接收器200安裝在例如山腳下的市區(qū)中(例如，在諸如大學(xué)研究設(shè)施或數(shù)據(jù)中心的設(shè)施中)，以便接收從安裝在山區(qū)等的發(fā)送器100發(fā)送的無(wú)線電信號(hào)(即，從長(zhǎng)距離發(fā)送的無(wú)線電信號(hào))。

如圖9所示，接收器200包括天線211、低噪聲放大器212、帶通濾波器(BPF)213、載波振蕩器214、乘法器215、90度移位器216、乘法器217、A/D轉(zhuǎn)換器218、存儲(chǔ)器219和CPU 220。

低噪聲放大器212經(jīng)由天線211接收無(wú)線電信號(hào)(發(fā)送信號(hào)TX)，放大接收信號(hào)，并將接收信號(hào)供應(yīng)給帶通濾波器213。

帶通濾波器213從接收信號(hào)中去除不必要的頻率分量，并將接收信號(hào)供應(yīng)給乘法器215和217。

載波振蕩器214生成具有用于信號(hào)發(fā)送和接收的預(yù)定載波頻率的信號(hào)。例如，當(dāng)要接收在920MHz頻帶中發(fā)送的信號(hào)時(shí)，載波振蕩器214以920MHz的頻率振蕩。載波振蕩器214將振蕩信號(hào)(載波信號(hào))供應(yīng)給乘法器215和90度移位器216。

乘法器215將從帶通濾波器213供應(yīng)的接收信號(hào)和從載波振蕩器214供應(yīng)的載波信號(hào)相乘，以生成基帶的同相信號(hào)(I信號(hào))。乘法器215將I信號(hào)供應(yīng)給A/D轉(zhuǎn)換器218。

90度移位器216將從載波振蕩器214供應(yīng)的載波信號(hào)的相位移位90°。90度移位器216將相移后的載波信號(hào)供應(yīng)給乘法器217。

乘法器217將從帶通濾波器213供應(yīng)的接收信號(hào)和從90度移位器216供應(yīng)的相位被移位90°的載波信號(hào)相乘，以生成基帶的正交信號(hào)(Q信號(hào))。乘法器215將Q信號(hào)供應(yīng)給A/D轉(zhuǎn)換器218。

A/D轉(zhuǎn)換器218分別將所供應(yīng)的模擬I信號(hào)和Q信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)供應(yīng)給存儲(chǔ)器219，并將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器219中。A/D轉(zhuǎn)換器218的轉(zhuǎn)換速率需要超過(guò)用于發(fā)送信號(hào)的碼片速率。例如，當(dāng)以200K/s的碼片速率和5μs的Δ發(fā)送信號(hào)時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換器218需要以至少200KHz的轉(zhuǎn)換速率執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換。

存儲(chǔ)器219具有預(yù)定的存儲(chǔ)介質(zhì)，獲取從A/D轉(zhuǎn)換器218供應(yīng)的I信號(hào)和Q信號(hào)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)中。該存儲(chǔ)介質(zhì)可以為任選的介質(zhì)，并且例如可以為半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁記錄介質(zhì)諸如硬盤(pán)和其他存儲(chǔ)介質(zhì)。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換器218以8比特精度和2X轉(zhuǎn)換速率(400KHz)執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換達(dá)30秒時(shí)，24兆字節(jié)的I信號(hào)和Q信號(hào)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器219中。

CPU 220讀取存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器219中的I信號(hào)和Q信號(hào)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并對(duì)該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行解碼以重建氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)TM。CPU 220輸出重建的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)TM。

通過(guò)這樣做，接收器200可以接收和解碼由發(fā)送器100發(fā)送的發(fā)送信號(hào)。也就是說(shuō)，接收器200可以接收作為0.2秒或更短的幀發(fā)送的發(fā)送幀，其中已知的同步模式(SYNC)基本上均勻地?cái)U(kuò)展，并且正確地解碼發(fā)送幀，以獲得氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)TM。因此，接收器200可以抑制接收器靈敏度的降低。

換言之，接收器200可以向更遠(yuǎn)的距離發(fā)送無(wú)線電信號(hào)同時(shí)抑制整個(gè)設(shè)備的功耗的增加。因此，在采用該接收器200時(shí)，可以更容易地實(shí)現(xiàn)用于發(fā)送通過(guò)安裝在諸如山區(qū)(例如，在其中人難以自己觀測(cè)氣象數(shù)據(jù)，并且難以準(zhǔn)備到在山腳下的市區(qū)(例如，在諸如大學(xué)研究設(shè)施或數(shù)據(jù)中心的設(shè)施中)的大型外部電源)的地方的氣象觀測(cè)裝置31獲得的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。

<接收處理的流程>

接下來(lái)，將參考圖10的流程圖描述由具有上述配置的接收器200執(zhí)行的接收處理的流程的示例。

當(dāng)接收處理開(kāi)始時(shí)，在步驟S201中，接收器200的低噪聲放大器212經(jīng)由天線211接收無(wú)線電信號(hào)(發(fā)送信號(hào)TX)。

在步驟S202中，低噪聲放大器212放大作為在步驟S201中接收的無(wú)線電信號(hào)的接收信號(hào)。

在步驟S203中，帶通濾波器213從在步驟S202中放大的接收信號(hào)中去除不必要的頻率分量。

在步驟S204中，載波振蕩器214以預(yù)定頻率振蕩以生成載波信號(hào)。

在步驟S205中，乘法器215將載波信號(hào)乘以接收信號(hào)以生成I信號(hào)。

在步驟S206中，90度移位器216將載波信號(hào)的相位移位90°。乘法器217將相位移位90°的載波信號(hào)乘以接收信號(hào)以生成Q信號(hào)。

在步驟S207中，A/D轉(zhuǎn)換器218對(duì)在步驟S205中生成的I信號(hào)和在步驟S206中生成的Q信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。

在步驟S208中，存儲(chǔ)器219存儲(chǔ)在步驟S208中生成的I信號(hào)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和Q信號(hào)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。

在步驟S209中，CPU 220從存儲(chǔ)器219讀取I信號(hào)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和Q信號(hào)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并且對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)執(zhí)行解碼運(yùn)算處理以解碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。

當(dāng)已經(jīng)對(duì)所有幀完成接收處理時(shí)，接收處理結(jié)束。

<解碼運(yùn)算處理的流程>

接下來(lái)，將參考圖11的流程圖描述在圖10的步驟S209中執(zhí)行的解碼運(yùn)算處理的流程的示例。

當(dāng)解碼運(yùn)算處理開(kāi)始時(shí)，CPU 220在步驟S221中校正載波頻率。載波振蕩器214的振蕩頻率可以根據(jù)環(huán)境溫度而略微變化。因此，CPU 220測(cè)量環(huán)境溫度，預(yù)測(cè)載波頻率的輕微變化，并且校正載波頻率。

例如，當(dāng)從環(huán)境溫度估計(jì)的頻率變化為ε時(shí)，CPU 220執(zhí)行以下公式(1)和公式(2)的操作以校正I信號(hào)和Q信號(hào)中的頻率變化。

[數(shù)學(xué)式1]

I′(t)＝I(t)xcos(2πεt)-Q(t)xsin(2πεt)…(1)

[數(shù)學(xué)式2]

Q′(t)＝I(t)xsin(2πεt)+Q(t)xcos(2πεt)…(2)

在公式(1)中，I'(t)為校正的I信號(hào)在時(shí)間t時(shí)的采樣值。在公式(2)中，Q'(t)為校正的Q信號(hào)在時(shí)間t時(shí)的采樣值。

在步驟S222中，CPU 220執(zhí)行幀報(bào)頭位置檢測(cè)處理，以檢測(cè)100幀的報(bào)頭位置。

在步驟S223中，CPU 220從在步驟S222中檢測(cè)到的幀報(bào)頭位置對(duì)對(duì)應(yīng)于一幀的接收信號(hào)(I信號(hào)和Q信號(hào))限幅。檢測(cè)到的幀的數(shù)量被設(shè)置為n。

在步驟S224中，CPU 220執(zhí)行參數(shù)計(jì)算處理，以計(jì)算在步驟S223中限幅的I信號(hào)和Q信號(hào)與同步信號(hào)(SYNC)之間的相關(guān)值β(n)。此外，CPU 220計(jì)算使相關(guān)值β(n)最大化的頻率校正值γ(n)和初始相位θ(n)。

在步驟S225中，CPU 220使用在步驟S224中計(jì)算的頻率校正值γ(n)和初始相位θ(n)來(lái)校正接收信號(hào)的頻率和初始相位。

在步驟S226中，CPU 220將在步驟S225中校正的接收信號(hào)添加到幀數(shù)據(jù)。在這種情況下，CPU 220使用相關(guān)值β(n)作為加權(quán)因子對(duì)要添加的接收信號(hào)應(yīng)用加權(quán)。

在步驟S227中，CPU 220確定是否已經(jīng)對(duì)100幀完成上述處理。當(dāng)確定存在未處理的幀時(shí)，流程返回到步驟S222，并且重復(fù)地執(zhí)行后續(xù)處理。對(duì)每個(gè)幀執(zhí)行步驟S222至S227的各個(gè)處理，并且當(dāng)在步驟S227中確定已處理了所有幀時(shí)，流程進(jìn)行到步驟S228。

在步驟S228中，CPU 220通過(guò)將Gold碼乘以添加的幀數(shù)據(jù)，并且對(duì)幀數(shù)據(jù)進(jìn)行積分來(lái)進(jìn)行解碼處理，以對(duì)幀數(shù)據(jù)解擴(kuò)并重建氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)TM。

在步驟S229中，CPU 220通過(guò)執(zhí)行CRC操作來(lái)執(zhí)行錯(cuò)誤確定處理。

在步驟S230中，除非在步驟S229的錯(cuò)誤確定處理中檢測(cè)到錯(cuò)誤，否則CPU 220輸出氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)TM作為解碼數(shù)據(jù)。

當(dāng)步驟S230的處理結(jié)束時(shí)，解碼運(yùn)算處理結(jié)束，并且流程返回到圖10。

<幀報(bào)頭位置檢測(cè)處理的流程>

接下來(lái)，將參考圖12的流程圖描述在圖11的步驟S222中執(zhí)行的幀位置檢測(cè)處理的流程的示例。

在此，當(dāng)接收信號(hào)電平低時(shí)，所發(fā)送的信號(hào)被嵌入噪聲中，并且根據(jù)常規(guī)方法難以找到幀報(bào)頭位置。因此，CPU 220使用在整個(gè)幀上擴(kuò)展的已知同步模式(SYNC)來(lái)檢測(cè)幀報(bào)頭位置。

當(dāng)幀位置檢測(cè)處理開(kāi)始時(shí)，CPU 220產(chǎn)生在步驟S251中去除了同步模式(SYNC)的已知同步波形。也就是說(shuō)，CPU 220分別將對(duì)應(yīng)于發(fā)送數(shù)據(jù)QD的同步模式(SYNC)的比特“0”和“1”替換為“+1”和“-1”。此外，CPU 220將對(duì)應(yīng)于發(fā)送數(shù)據(jù)QD的UND的所有比特改變?yōu)榱恪?/p>

在步驟S252中，CPU 220使Gold碼倍增(multiply)以產(chǎn)生已知的擴(kuò)展碼ref(t，n)。

在步驟S253中，CPU 220對(duì)已知的擴(kuò)展碼ref(t，n)執(zhí)行快速傅里葉變換(FFT)以獲得R(k，n)。

在步驟S254中，CPU 220對(duì)I信號(hào)和Q信號(hào)(I'(t)，Q'(t))執(zhí)行快速傅里葉變換，以獲得復(fù)數(shù)接收信號(hào)頻譜S(k)。在此，R(k)和S(k)均為復(fù)數(shù)頻譜。

在步驟S255中，CPU 220設(shè)置輕微的頻移ζ并將復(fù)數(shù)頻譜乘以頻移以獲得互相關(guān)值c(t，ζ)。使用如下公式(3)中的快速傅里葉逆變換(IFFT)能獲得該總相關(guān)值。

[數(shù)學(xué)式3]

S*(k)為S(k)的復(fù)數(shù)共軛分量。

在此，需要使用上述公式(1)和公式(2)來(lái)計(jì)算頻移ζ，這會(huì)引起相當(dāng)長(zhǎng)的周期。然而，F(xiàn)FT和IFFT的使用使得頻移的計(jì)算能夠用排列的讀出位置的偏移來(lái)替換。因此，公式(3)的計(jì)算以高速執(zhí)行。此外，S(k)為已經(jīng)通過(guò)帶通濾波器的信號(hào)。因此，如果頻率在預(yù)定限制頻率范圍之外，則公式(3)中的(R(k-ζ)和S*(k))相乘的結(jié)果就變?yōu)榱恪Ｒ虼?，可以高速?zhí)行式(3)的計(jì)算。

因此，通過(guò)使用快速傅里葉變換(FFT)和快速傅立葉逆變換(IFFT)，CPU 220可以以更高的速度進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。

輕微的頻移ζ可以根據(jù)幀報(bào)頭位置而改變。因此，在步驟S256中，CPU 220通過(guò)將c(t，ζ)的絕對(duì)值相加同時(shí)順序地移位輕微偏移ζ的值，來(lái)計(jì)算在時(shí)間t時(shí)的互相關(guān)值α(t)，如在下面的公式(4)中那樣。

[數(shù)學(xué)式4]

圖13為示出通過(guò)以這種方式進(jìn)行計(jì)算所獲得的α(t)的曲線圖的示例的圖表?？梢岳斫?，在12秒的繪制周期中基本上周期性地(每隔0.3秒)出現(xiàn)峰值。這些峰值位置為幀的報(bào)頭位置。此外，可以理解，峰值并非恒定的，而是隨時(shí)間極大地變化。各種原因諸如收發(fā)器的載波振蕩器的衰減或相位旋轉(zhuǎn)可以被認(rèn)為是此變化的原因。

圖13示出當(dāng)SNR相對(duì)令人滿意時(shí)的曲線圖示例，并且可以容易地識(shí)別α(t)的峰值位置。然而，當(dāng)通信電場(chǎng)強(qiáng)度低時(shí)，由于α(t)的振幅減小并且嵌入噪聲中，所以可能難以清楚地找到峰值位置，這與圖13的示例不同。

在步驟S257中，CPU 220通過(guò)執(zhí)行峰值檢測(cè)處理來(lái)檢測(cè)幀報(bào)頭位置，以找到互相關(guān)值α(t)的峰值。在此，第n幀的互相關(guān)值被定義為β(n)。當(dāng)α(t)達(dá)到其峰值的時(shí)間為tn時(shí)，α(t)和β(n)之間的關(guān)系可以表示為下面的公式(5)。

[數(shù)學(xué)式5]

β(n)＝α(tn)…(5)

圖14為示出通過(guò)以這種方式進(jìn)行計(jì)算所獲得的β(n)的曲線圖的示例的圖表。在圖14的示例中，大約每隔0.3秒就發(fā)現(xiàn)幀報(bào)頭位置。此外，根據(jù)無(wú)線電波的條件，峰值不出現(xiàn)(即，未發(fā)現(xiàn)幀報(bào)頭位置)。

當(dāng)步驟S257的處理結(jié)束時(shí)，幀報(bào)頭位置檢測(cè)處理結(jié)束，并且流程返回到圖11。

<峰值檢測(cè)處理的流程>

接下來(lái)，將參考圖15的流程圖描述在圖12的步驟S257中執(zhí)行的峰值檢測(cè)處理的流程的示例。

當(dāng)峰值檢測(cè)處理開(kāi)始時(shí)，CPU 220在步驟S271中將幀計(jì)數(shù)器n的值初始化為零。

在步驟S272中，CPU 220不屏蔽整個(gè)30秒的時(shí)間區(qū)域。屏蔽區(qū)域?yàn)椴贿M(jìn)行稍后描述的峰值檢測(cè)的時(shí)間區(qū)域。

在步驟S273中，CPU 220檢測(cè)在未被屏蔽的整個(gè)時(shí)間區(qū)域中的互相關(guān)值α(t)的最大值。圖17示出如何檢測(cè)最大值的示例。互相關(guān)值α(t)達(dá)到其最大值的時(shí)間為被認(rèn)為是幀的報(bào)頭位置的時(shí)間。

因此，在步驟S274中，CPU 220將該時(shí)間存儲(chǔ)為tn。此外，CPU 220通過(guò)設(shè)置β(n)＝α(tn)來(lái)存儲(chǔ)相關(guān)值的峰值。也就是說(shuō)，CPU 220設(shè)置互相關(guān)值β(n)和峰值時(shí)間tn。

如果所檢測(cè)的峰值位置為幀的報(bào)頭位置，則在0.2秒之前和之后的周期中不存在另一幀。

在步驟S275中，CPU 220屏蔽位于在步驟S273中所檢測(cè)的峰值之前和之后0.2秒的時(shí)間區(qū)域。圖18示出如何屏蔽時(shí)間區(qū)域的示例。

隨后，在步驟S276中，CPU 220通過(guò)將幀計(jì)數(shù)器n的值加“1”來(lái)更新幀計(jì)數(shù)器n。

在步驟S277中，CPU 220確定幀計(jì)數(shù)器的值是否已經(jīng)達(dá)到“100”。也就是說(shuō)，CPU 220確定是否已經(jīng)對(duì)所有目標(biāo)幀完成峰值檢測(cè)處理。

當(dāng)確定計(jì)數(shù)值還未達(dá)到100并且還沒(méi)有對(duì)所有目標(biāo)幀完成峰值檢測(cè)處理時(shí)，流程返回到步驟S273，并且重復(fù)執(zhí)行后續(xù)處理。也就是說(shuō)，檢測(cè)最大值。在這種情況下，已經(jīng)找到幀報(bào)頭位置的時(shí)間區(qū)域通過(guò)步驟S275的處理被屏蔽。因此，CPU 220檢測(cè)除屏蔽時(shí)間區(qū)域之外的時(shí)間區(qū)域中的最大值，如圖18至圖21所示。

當(dāng)重復(fù)執(zhí)行最大值檢測(cè)處理并且在步驟S277中確定已經(jīng)找到預(yù)定數(shù)量(100)的峰值時(shí)，流程進(jìn)行到步驟S278。

通過(guò)上述處理，存儲(chǔ)在β(n)中的值以α(tn)的峰值的降序排列。因此，在步驟S278中，CPU 220按照已經(jīng)出現(xiàn)峰值的時(shí)間順序重新排列存儲(chǔ)在β(n)中的值。

當(dāng)步驟S278的處理結(jié)束時(shí)，峰值檢測(cè)處理結(jié)束，并且流程返回到圖12。

以這種方式，通過(guò)以峰值的降序找到幀報(bào)頭位置，即使當(dāng)SNR低時(shí)，CPU 220也可以更準(zhǔn)確地找到幀報(bào)頭位置。

<參數(shù)計(jì)算處理的流程>

接下來(lái)，將參考圖22的流程圖描述在圖11的步驟S224中執(zhí)行的參數(shù)計(jì)算處理的流程的示例。

當(dāng)參數(shù)計(jì)算處理開(kāi)始時(shí)，CPU 220在步驟S291中相對(duì)于針對(duì)每個(gè)幀限幅的I信號(hào)和Q信號(hào)臨時(shí)設(shè)置頻移γ(n)的值。例如，CPU 220從-50Hz到+50Hz以5Hz的步長(zhǎng)設(shè)置臨時(shí)值γ。

在步驟S292中，CPU 220臨時(shí)設(shè)置初始相位θ(n)的值。例如，CPU 220從-180°到+160°以20°的步長(zhǎng)設(shè)置臨時(shí)值θ。

在步驟S293中，CPU 220僅基于在步驟S291中設(shè)置的臨時(shí)頻移γ和在步驟S292中設(shè)置的臨時(shí)初始相位θ計(jì)算在限幅的I信號(hào)和Q信號(hào)與同步部分的已知擴(kuò)展碼ref(t，n)之間的相關(guān)值ε(γ，θ)。

在步驟S294中，CPU 220計(jì)算相關(guān)值ε(γ，θ)的峰值，以獲得β2(n)。此外，CPU 220計(jì)算相關(guān)值ε(γ，θ)達(dá)到其峰值的γ和θ的值作為頻率校正值γ(n)和初始相位θ(n)。

在步驟S295中，CPU 220確定是否已對(duì)初始相位θ的所有區(qū)域執(zhí)行處理。當(dāng)確定存在未處理區(qū)域時(shí)，流程返回到步驟S292，并且重復(fù)執(zhí)行后續(xù)處理。當(dāng)已經(jīng)重復(fù)執(zhí)行步驟S292至S295的處理，并且在步驟S295中確定已對(duì)初始相位θ的所有區(qū)域執(zhí)行了處理時(shí)，流程進(jìn)行到步驟S296。

在步驟S296中，CPU 220確定是否已對(duì)頻移γ的所有區(qū)域執(zhí)行處理。當(dāng)確定存在未處理區(qū)域時(shí)，流程返回到步驟S291，并且重復(fù)執(zhí)行后續(xù)處理。當(dāng)重復(fù)執(zhí)行步驟S291至S296的步驟并且在步驟S296中確定已對(duì)頻率偏移γ的所有區(qū)域執(zhí)行處理時(shí)，流程進(jìn)行到步驟S297。

在步驟S297中，CPU 220將相關(guān)值ε達(dá)到其峰值的各個(gè)參數(shù)的值確定為相關(guān)值β(n)、頻率校正值γ(n)和初始相位θ(n)。

當(dāng)步驟S297的處理結(jié)束時(shí)，參數(shù)計(jì)算處理結(jié)束，并且流程返回到圖11。

通過(guò)上述處理獲得的三個(gè)值β2(n)、γ(n)和θ(n)為信號(hào)與已知擴(kuò)展碼ref(t，n)之間的相關(guān)值達(dá)到其最大值的值。

圖23的上側(cè)的曲線示出通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到的0.2秒的幀中的相位變化的示例。在圖23中，盡管提取和顯示了幀5至幀8，但是其相位和頻率略微改變。通過(guò)以上述方式執(zhí)行參數(shù)計(jì)算處理，CPU 220可以在此波動(dòng)相位中獲得最接近相位變化的直線，如圖23的下側(cè)所示。

在圖23下側(cè)的曲線中，直線中的每條的傾斜度對(duì)應(yīng)于γ(n)，并且初始相位對(duì)應(yīng)于θ(n)。此外，相關(guān)值β2(n)隨相位波動(dòng)和近似直線之間的相關(guān)性而改變。

各個(gè)步驟的處理可以以任選順序執(zhí)行，并且可以并行執(zhí)行，并且可以根據(jù)需要重復(fù)執(zhí)行。

如上所述，通過(guò)使用發(fā)送器100或接收器200，可以縮短最大連續(xù)發(fā)送持續(xù)時(shí)間。例如，當(dāng)在920MHz頻帶中將最大連續(xù)發(fā)送持續(xù)時(shí)間設(shè)置為0.2秒時(shí)，由于可以在從許多頻率信道中選擇頻率信道的同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，所以可以構(gòu)建針對(duì)干擾更穩(wěn)健的收發(fā)器系統(tǒng)。此外，通過(guò)對(duì)多個(gè)短幀進(jìn)行積分，可以在不超過(guò)由無(wú)線電法案定義的最大發(fā)送持續(xù)時(shí)間的情況下提高有效SNR。在這種情況下，由于同步信號(hào)在整個(gè)幀上擴(kuò)展，所以即使當(dāng)在幀中發(fā)生相位波動(dòng)時(shí)，也可以更適當(dāng)?shù)匦Ｕ辔缓皖l率。因此，接收器200可以解碼例如由于信號(hào)被嵌入噪聲中而難以用常規(guī)方法更正確地解碼的弱的接收信號(hào)。

此外，當(dāng)對(duì)多個(gè)幀進(jìn)行積分時(shí)，使相關(guān)系數(shù)β(n)倍增作為加權(quán)因子對(duì)幀進(jìn)行積分。因此，即使當(dāng)一些幀丟失，在一些幀中出現(xiàn)大的相位波動(dòng)，或者在一些幀中檢測(cè)到錯(cuò)誤時(shí)，但由于相關(guān)系數(shù)β(n)的值減小，所以接收器200仍可以減輕影響以更正確地解碼數(shù)據(jù)。

圖24示出應(yīng)用本技術(shù)的發(fā)送器100和接收器200發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)的解碼結(jié)果的星座圖。如圖24所示，由于根據(jù)BPSK調(diào)制使兩個(gè)點(diǎn)分離，所以這意指數(shù)據(jù)已被正確地解碼。

盡管已經(jīng)描述了發(fā)送100次0.2秒的幀達(dá)30秒的示例，但是這些值為示例，并且本技術(shù)不限于該示例。例如，可以根據(jù)需要改變所發(fā)送的幀的數(shù)量。此外，接收器200可以向發(fā)送器100返回ACK信息(確認(rèn)信息)，并且可以在返回ACK信息時(shí)停止發(fā)送幀。

此外，盡管已經(jīng)描述了在100幀中發(fā)送的發(fā)送信號(hào)相同，但是本技術(shù)不限于該示例。例如，當(dāng)可以在發(fā)送和接收中指定幀編號(hào)時(shí)，可以每個(gè)幀編號(hào)改變Gold序列(擴(kuò)展序列)。

此外，盡管已經(jīng)描述了檢測(cè)到所發(fā)送的全部100幀，但是本技術(shù)不限于此。例如，考慮到噪聲的影響，可以在100幀中檢測(cè)到98個(gè)幀。

盡管已經(jīng)描述了由接收器200接收的無(wú)線電信號(hào)(發(fā)送信號(hào)TX)根據(jù)BPSK調(diào)制進(jìn)行調(diào)制，但是相移量是任選的，并且本技術(shù)不限于此。例如，可以根據(jù)QPSK(正交相移鍵控)調(diào)制來(lái)調(diào)制無(wú)線電信號(hào)。在這種情況下，接收器200可以生成與發(fā)送器100相同的偽隨機(jī)數(shù)序列，并且可以使用偽隨機(jī)數(shù)序列對(duì)無(wú)線電信號(hào)進(jìn)行解碼。

由接收器200接收的數(shù)據(jù)為任選的，并且不限于氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)。也就是說(shuō)，接收器200可以應(yīng)用于任選的系統(tǒng)，并且可以應(yīng)用于除觀測(cè)氣象數(shù)據(jù)的系統(tǒng)之外的系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，盡管已經(jīng)描述了接收器200接收發(fā)送信號(hào)TX作為無(wú)線電信號(hào)，但是接收器200可以接收經(jīng)由任選的有線通信介質(zhì)發(fā)送的發(fā)送信號(hào)TX。

<3.第三實(shí)施例>

<計(jì)算機(jī)>

上述一系列處理可以由硬件執(zhí)行或者可以由軟件執(zhí)行。當(dāng)通過(guò)軟件執(zhí)行所述一系列處理時(shí)，構(gòu)成軟件的程序被安裝在計(jì)算機(jī)中。計(jì)算機(jī)的示例包括例如集成到專用硬件中的計(jì)算機(jī)和通用個(gè)人計(jì)算機(jī)，它們可以通過(guò)安裝各種程序來(lái)執(zhí)行各種功能。

圖25為示出通過(guò)程序執(zhí)行上述一系列處理的計(jì)算機(jī)的示例性硬件配置的方框圖。

在圖25所示的計(jì)算機(jī)600中，中央處理單元(CPU)611、只讀存儲(chǔ)器(ROM)612和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)613經(jīng)由總線614彼此連接。

輸入/輸出接口620也連接到總線614。輸入/輸出接口620連接到輸入單元621、輸出單元622、存儲(chǔ)單元623、通信單元624和驅(qū)動(dòng)器625。

輸入單元621包括例如鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、麥克風(fēng)、觸摸面板、輸入端等。輸出單元622包括例如顯示器、揚(yáng)聲器、輸出端等。存儲(chǔ)單元623包括例如硬盤(pán)、RAM盤(pán)、非易失性存儲(chǔ)器等。通信單元624包括例如網(wǎng)絡(luò)接口。驅(qū)動(dòng)器625驅(qū)動(dòng)可移除介質(zhì)631，諸如磁盤(pán)、光盤(pán)、磁光盤(pán)或半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。

在具有此配置的計(jì)算機(jī)中，CPU 611經(jīng)由輸入/輸出接口620和總線614將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元623中的程序加載到RAM 613中并執(zhí)行該程序，由此執(zhí)行上述系列的處理。CPU 611執(zhí)行各種處理所需的數(shù)據(jù)等也適當(dāng)?shù)卮鎯?chǔ)在RAM 613中。

由計(jì)算機(jī)(CPU 611)執(zhí)行的程序可以通過(guò)例如記錄在作為封裝介質(zhì)等的可移除介質(zhì)631上來(lái)提供。在這種情況下，可以通過(guò)將可移除介質(zhì)631附接到驅(qū)動(dòng)器625，經(jīng)由輸入/輸出接口620將程序安裝到存儲(chǔ)單元623中。

此外，可以經(jīng)由有線或無(wú)線發(fā)送介質(zhì)諸如局域網(wǎng)、因特網(wǎng)、數(shù)字衛(wèi)星廣播來(lái)提供程序。在這種情況下，程序可以由通信單元624接收并安裝在存儲(chǔ)單元623中。

另外，程序可以預(yù)先安裝在ROM 612或存儲(chǔ)單元623中。

由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的程序可以為根據(jù)本說(shuō)明書(shū)中描述的過(guò)程以時(shí)間順序方式執(zhí)行處理的程序，并且可以為以并行方式或者在諸如響應(yīng)于調(diào)用的必要時(shí)間執(zhí)行處理的程序。

在此，在本說(shuō)明書(shū)中，描述記錄在記錄介質(zhì)中的程序的步驟不僅包括根據(jù)所述過(guò)程以時(shí)間順序方式執(zhí)行的處理，而且包括并行和/或單獨(dú)執(zhí)行的處理，即使不一定以時(shí)間順序方式執(zhí)行。

此外，可以在各個(gè)裝置或除各個(gè)裝置之外的任選裝置中執(zhí)行各個(gè)步驟的處理。在這種情況下，執(zhí)行處理的裝置可以具有執(zhí)行處理所需的功能(功能塊等)。此外，可以將該處理所需的信息適當(dāng)?shù)匕l(fā)送到裝置。

在本說(shuō)明書(shū)中提到的系統(tǒng)意指多個(gè)組成元件(裝置，模塊(組件)等)的集合，并且不限于所有構(gòu)成元件安置在同一殼體中的配置。因此，容納在分離殼體中并且經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)連接的多個(gè)裝置和多個(gè)模塊容納在一個(gè)殼體中的一個(gè)裝置也是系統(tǒng)。

在上述描述中，被描述為一個(gè)設(shè)備(或處理器)的配置可以被分為多個(gè)設(shè)備(或處理器)。另選地，被描述為多個(gè)設(shè)備(或處理器)的配置可以被集成到單個(gè)設(shè)備(或處理器)中。此外，在上述每個(gè)設(shè)備(或每個(gè)處理器)的配置中可以包括除以上討論的配置之外的配置。如果系統(tǒng)的配置和操作作為整體基本上相同，則可以將設(shè)備(或處理器)的配置的一部分添加到另一設(shè)備(或另一處理器)的配置。

雖然已經(jīng)參考附圖詳細(xì)描述了本公開(kāi)的優(yōu)選實(shí)施例，但是本公開(kāi)不限于這些實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地理解，在不脫離如權(quán)利要求中所描述的技術(shù)精神的情況下，可以對(duì)實(shí)施例進(jìn)行各種修改和變化。因此，所有此類修改和變化均旨在包括在如權(quán)利要求中所限定的本公開(kāi)的范圍內(nèi)。

例如，本技術(shù)可以在云計(jì)算結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)，其中一種功能經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)在多個(gè)裝置之間共享，并且由多個(gè)裝置協(xié)作地執(zhí)行處理。

參考流程圖描述的各個(gè)步驟可以由一個(gè)裝置執(zhí)行，并且可以由多個(gè)裝置共享。

進(jìn)一步地，當(dāng)一個(gè)步驟包括多個(gè)處理時(shí)，包括在一個(gè)步驟中的多個(gè)處理可以由一個(gè)裝置執(zhí)行，并且可以由多個(gè)裝置共享。

本技術(shù)不限于此。例如，本技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)為安裝在此裝置上的任何配置或者構(gòu)成此系統(tǒng)的裝置，諸如例如用作系統(tǒng)大規(guī)模集成(LSI)等的處理器，使用多個(gè)處理器等的模塊，使用多個(gè)模塊等的單元，將其他功能進(jìn)一步添加到所述單元的集合等(即，所述裝置的一部分的配置)。

本技術(shù)可以被配置如下。

(1)一種信號(hào)處理裝置，包括：

重新排列單元，重新排列發(fā)送數(shù)據(jù)，使得所述發(fā)送數(shù)據(jù)的接收器側(cè)已知的部分在所述發(fā)送數(shù)據(jù)中更均勻地?cái)U(kuò)展；

調(diào)制單元，使用由所述重新排列單元重新排列的所述發(fā)送數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)制載波信號(hào)的相位；以及

發(fā)送單元，發(fā)送作為所述載波信號(hào)的發(fā)送信號(hào)，所述載波信號(hào)的所述相位由所述調(diào)制單元調(diào)制。

(2)根據(jù)(1)所述的信號(hào)處理裝置，其中，

所述重新排列單元將所述發(fā)送數(shù)據(jù)的所述接收器側(cè)已知的部分和所述發(fā)送數(shù)據(jù)的所述接收器側(cè)未知的部分劃分成多個(gè)部分，并且重新排列發(fā)送數(shù)據(jù)，使得所述劃分的已知部分的各個(gè)部分?jǐn)?shù)據(jù)項(xiàng)和所述劃分的未知部分的各個(gè)部分?jǐn)?shù)據(jù)項(xiàng)交替排列。

(3)根據(jù)(2)所述的信號(hào)處理裝置，其中，

所述發(fā)送數(shù)據(jù)包括所述接收器側(cè)已知的13個(gè)八位字節(jié)的一部分和所述接收器側(cè)未知的6個(gè)八位字節(jié)的一部分，

所述重新排列單元將所述接收器側(cè)已知的所述部分每?jī)蓚€(gè)八位字節(jié)進(jìn)行劃分，并且將所述接收器側(cè)未知的所述部分每八位字節(jié)進(jìn)行劃分，并且重新排列所述發(fā)送數(shù)據(jù)，使得兩個(gè)八位字節(jié)的所述已知部分的所述部分?jǐn)?shù)據(jù)和一個(gè)八位字節(jié)的所述未知部分的所述部分?jǐn)?shù)據(jù)交替排列。

(4)根據(jù)(1)至(3)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其中，

所述發(fā)送數(shù)據(jù)的所述接收器側(cè)未知的所述部分包括發(fā)送目標(biāo)信號(hào)，并且所述發(fā)送數(shù)據(jù)的所述接收器側(cè)已知的所述部分包括附加到所述發(fā)送目標(biāo)信息的預(yù)定同步模式。

(5)根據(jù)(4)所述的信號(hào)處理裝置，其中，

所述發(fā)送數(shù)據(jù)的所述接收器側(cè)部分未知的部分進(jìn)一步包括所述發(fā)送目標(biāo)信息的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。

(6)根據(jù)(1)至(5)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其中，

所述調(diào)制單元使用由所述重新排列單元重新排列的所述發(fā)送數(shù)據(jù)根據(jù)二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制來(lái)調(diào)制所述載波信號(hào)的所述相位。

(7)根據(jù)(1)至(6)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其中，

所述調(diào)制單元使用由所述重新排列單元重新排列的所述發(fā)送數(shù)據(jù)根據(jù)正交相移鍵控調(diào)制來(lái)調(diào)制所述載波信號(hào)的所述相位。

(8)根據(jù)(1)至(7)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其中，

所述重新排列單元重新排列所述相同發(fā)送數(shù)據(jù)多次，

每當(dāng)所述重新排列單元重新排列所述發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，所述調(diào)制單元調(diào)制所述載波信號(hào)的所述相位，以及

每當(dāng)所述調(diào)制單元調(diào)制所述載波信號(hào)的所述相位時(shí)，所述發(fā)送單元發(fā)送所述發(fā)送信號(hào)。

(9)一種信號(hào)處理方法，包括：

重新排列發(fā)送數(shù)據(jù)，使得所述發(fā)送數(shù)據(jù)的接收器側(cè)已知的部分在所述發(fā)送數(shù)據(jù)中更均勻地?cái)U(kuò)展；

使用所述重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)制載波信號(hào)的相位；以及發(fā)送作為所述載波信號(hào)的發(fā)送信號(hào)，所述載波信號(hào)的所述相位被調(diào)制。

(10)一種用于使計(jì)算機(jī)用作以下各項(xiàng)的程序：

重新排列單元，重新排列所述發(fā)送數(shù)據(jù)使得所述發(fā)送數(shù)據(jù)的接收器側(cè)已知的部分在所述發(fā)送數(shù)據(jù)中更均勻地?cái)U(kuò)散；

調(diào)制單元，使用由所述重新排列單元重新排列的所述發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)制載波信號(hào)的相位；以及

發(fā)送單元，發(fā)送作為所述載波信號(hào)的發(fā)送信號(hào)，所述載波信號(hào)的所述相位由所述調(diào)制單元調(diào)制。

(11)一種信號(hào)處理裝置，包括：

接收單元，接收用于發(fā)送重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送信號(hào)，使得所述發(fā)送數(shù)據(jù)的已知部分在所述發(fā)送數(shù)據(jù)中更均勻地?cái)U(kuò)展；

檢測(cè)單元，檢測(cè)接收信號(hào)的幀中的每個(gè)的報(bào)頭位置，所述接收信號(hào)作為由所述接收單元接收的所述發(fā)送信號(hào)；

參數(shù)計(jì)算單元，計(jì)算所述接收信號(hào)的各個(gè)幀的預(yù)定參數(shù)，所述各個(gè)幀的所述報(bào)頭位置由所述檢測(cè)單元檢測(cè)；

校正單元，使用由所述參數(shù)計(jì)算單元計(jì)算的參數(shù)來(lái)校正所述接收信號(hào)的所述各個(gè)幀；

積分單元，對(duì)由所述校正單元校正的所述接收信號(hào)的所述各個(gè)幀進(jìn)行積分；以及

解碼單元，從由所述積分單元積分的所述接收信號(hào)對(duì)所述發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。

(12)根據(jù)(11)所述的信號(hào)處理裝置，其中，

所述檢測(cè)單元被配置為：

從所述接收信號(hào)提取已知的同步模式；

生成已知的擴(kuò)展碼；

對(duì)所述已知擴(kuò)展碼進(jìn)行快速傅立葉變換，以獲得復(fù)數(shù)頻譜；

對(duì)所述接收信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換，以獲得復(fù)數(shù)接收信號(hào)頻譜；

對(duì)所述復(fù)數(shù)頻譜和所述復(fù)數(shù)接收信號(hào)頻譜進(jìn)行快速傅立葉逆變換，以獲得互相關(guān)值；

計(jì)算預(yù)定周期中的互相關(guān)值；以及

將所述互相關(guān)值的峰值檢測(cè)為所述幀的所述報(bào)頭位置。

(13)根據(jù)(12)所述的信號(hào)處理裝置，其中：

所述檢測(cè)單元從最大值開(kāi)始按照下降的數(shù)量級(jí)檢測(cè)對(duì)應(yīng)于預(yù)定數(shù)量的幀的預(yù)定數(shù)量的值作為所述互相關(guān)值的峰值。

(14)根據(jù)(11)至(13)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其中，

所述參數(shù)計(jì)算單元計(jì)算在各個(gè)預(yù)定時(shí)間塊中的所述接收信號(hào)的頻率校正值和所述接收信號(hào)的初始相位作為參數(shù)，以及

所述校正單元使用由所述參數(shù)計(jì)算單元計(jì)算的在所述各個(gè)時(shí)間塊中的所述頻率校正值來(lái)校正所述接收信號(hào)的頻率，并且使用由所述參數(shù)計(jì)算單元計(jì)算的在所述各個(gè)時(shí)間塊中的所述初始相位來(lái)校正所述接收信號(hào)的初始相位。

(15)根據(jù)(11)至(14)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其中，

所述參數(shù)計(jì)算單元計(jì)算在各個(gè)預(yù)定時(shí)間塊中的指示所述接收信號(hào)與已知同步模式之間的相關(guān)性的互相關(guān)值作為所述參數(shù)，以及，

所述積分單元使用由所述參數(shù)計(jì)算單元計(jì)算的所述互相關(guān)值作為所述時(shí)間塊的加權(quán)因子對(duì)由所述校正單元校正的所述接收信號(hào)的所述各個(gè)幀進(jìn)行積分。

(16)根據(jù)(11)至(15)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其中，

所述發(fā)送信號(hào)具有載波信號(hào)，所述載波信號(hào)的所述相位根據(jù)二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制進(jìn)行調(diào)制。

(17)根據(jù)(11)至(16)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其中，

所述發(fā)送信號(hào)具有載波信號(hào)，所述載波信號(hào)的所述相位根據(jù)正交相移鍵控調(diào)制進(jìn)行調(diào)制。

(18)根據(jù)(11)至(17)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其中，

所述發(fā)送數(shù)據(jù)的未知部分包括發(fā)送目標(biāo)信息和所述信息的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，以及

所述解碼單元使用所述循環(huán)冗余校驗(yàn)碼來(lái)確定在所述發(fā)送數(shù)據(jù)中包括的所述發(fā)送目標(biāo)信息中的錯(cuò)誤的存在。

(19)一種信號(hào)處理方法，包括：

接收用于發(fā)送重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送信號(hào)，使得所述發(fā)送數(shù)據(jù)的已知部分在所述發(fā)送數(shù)據(jù)中更均勻地?cái)U(kuò)展；

檢測(cè)接收信號(hào)的幀中的每個(gè)的報(bào)頭位置，所述接收信號(hào)作為所接收的發(fā)送信號(hào)；

計(jì)算所述接收信號(hào)的各個(gè)幀的預(yù)定參數(shù)，其中各個(gè)幀的所述報(bào)頭位置由所述檢測(cè)單元檢測(cè)；

使用所計(jì)算的參數(shù)來(lái)校正所述接收信號(hào)的所述各個(gè)幀；

對(duì)所述接收信號(hào)的所述校正的各個(gè)幀進(jìn)行積分；以及

從所述積分的接收信號(hào)對(duì)所述發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。

(20)一種用于使計(jì)算機(jī)用作以下各項(xiàng)的程序：

接收單元，接收用于發(fā)送重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送信號(hào)，使得所述發(fā)送數(shù)據(jù)的已知部分在所述發(fā)送數(shù)據(jù)中更均勻地?cái)U(kuò)展；

檢測(cè)單元，檢測(cè)接收信號(hào)的幀中的每個(gè)的報(bào)頭位置，所述接收信號(hào)為由所述接收單元接收的所述發(fā)送信號(hào)；

參數(shù)計(jì)算單元，計(jì)算所述接收信號(hào)的各個(gè)幀的預(yù)定參數(shù)，所述各個(gè)幀的所述報(bào)頭位置由所述檢測(cè)單元檢測(cè)；

校正單元，使用由所述參數(shù)計(jì)算單元計(jì)算的所述參數(shù)校正所述接收信號(hào)的所述各個(gè)幀；

積分單元，對(duì)由所述校正單元校正的所述接收信號(hào)的所述各個(gè)幀進(jìn)行積分；以及

解碼單元，從由所述積分單元積分的所述接收信號(hào)對(duì)所述發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。

(21)一種信號(hào)處理裝置，包括：

重新排列單元，重新排列發(fā)送數(shù)據(jù)，使得所述發(fā)送數(shù)據(jù)的可預(yù)測(cè)部分在所述發(fā)送數(shù)據(jù)中更均勻地?cái)U(kuò)展，所述可預(yù)測(cè)部分包括可由接收器側(cè)預(yù)測(cè)的信息；

調(diào)制單元，基于所述重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)通過(guò)對(duì)載波信號(hào)的相位進(jìn)行調(diào)制生成調(diào)制信號(hào)；以及

發(fā)送單元，基于所調(diào)制的信號(hào)對(duì)發(fā)送信號(hào)進(jìn)行發(fā)送。

(22)根據(jù)(21)所述的信號(hào)處理裝置，其中，

所述重新排列單元將所述發(fā)送數(shù)據(jù)的所述可預(yù)測(cè)部分劃分成多個(gè)部分，并且將所述發(fā)送數(shù)據(jù)的剩余部分劃分成多個(gè)部分，并且重新排列所述發(fā)送數(shù)據(jù)，使得所述重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)在所述可預(yù)測(cè)部分的所述多個(gè)部分中的一個(gè)與所述剩余部分的所述多個(gè)部分中的一個(gè)之間交替。

(23)根據(jù)(21)和(22)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其中，

所述發(fā)送數(shù)據(jù)的所述可預(yù)測(cè)部分包括可由所述接收器側(cè)預(yù)測(cè)的13個(gè)八位字節(jié)，并且所述發(fā)送數(shù)據(jù)的所述剩余部分包括不可由所述接收器側(cè)預(yù)測(cè)的6個(gè)八位字節(jié)，以及

所述重新排列單元每?jī)蓚€(gè)八位字節(jié)將所述可預(yù)測(cè)部分劃分成多個(gè)部分，并且每八位字節(jié)將所述剩余部分劃分成多個(gè)部分，并且重新排列所述發(fā)送數(shù)據(jù)，使得所述重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)在可由所述接收器側(cè)預(yù)測(cè)的兩個(gè)八位字節(jié)和不可由所述接收器側(cè)預(yù)測(cè)的一個(gè)八位字節(jié)之間交替。

(24)根據(jù)(21)至(23)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其中，

所述發(fā)送數(shù)據(jù)的所述剩余部分包括有效載荷信息，并且所述發(fā)送數(shù)據(jù)的所述可預(yù)測(cè)部分包括附加到所述有效載荷信息的預(yù)定同步模式。

(25)根據(jù)(21)至(24)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其中，

所述發(fā)送數(shù)據(jù)的所述剩余部分進(jìn)一步包括有效載荷信息的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。

(26)根據(jù)(21)至(25)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其中，

所述調(diào)制單元根據(jù)二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制來(lái)調(diào)制所述載波信號(hào)的所述相位。

(27)根據(jù)(21)至(26)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其中，

所述調(diào)制單元根據(jù)正交相移鍵控調(diào)制來(lái)調(diào)制所述載波信號(hào)的所述相位。

(28)根據(jù)(21)至(27)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其中，

所述重新排列單元重新排列所述相同的發(fā)送數(shù)據(jù)多次，

每當(dāng)所述重新排列單元重新排列所述發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，所述調(diào)制單元調(diào)制所述載波信號(hào)的所述相位，以及

每當(dāng)所述調(diào)制單元調(diào)制所述載波信號(hào)的所述相位時(shí)，所述發(fā)送單元發(fā)送所述發(fā)送信號(hào)。

(29)一種信號(hào)處理方法，包括：

重新排列發(fā)送數(shù)據(jù)，使得所述發(fā)送數(shù)據(jù)的可預(yù)測(cè)部分在所述發(fā)送數(shù)據(jù)中更均勻地?cái)U(kuò)展，所述可預(yù)測(cè)部分包括可由接收器側(cè)預(yù)測(cè)的信息；

基于所述重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)通過(guò)對(duì)載波信號(hào)的相位進(jìn)行調(diào)制生成調(diào)制信號(hào)；以及

基于所調(diào)制的信號(hào)對(duì)發(fā)送信號(hào)進(jìn)行發(fā)送。

(30)一種用于使計(jì)算機(jī)用作以下各項(xiàng)的程序：

重新排列單元，重新排列發(fā)送數(shù)據(jù)，使得所述發(fā)送數(shù)據(jù)的可預(yù)測(cè)部分在所述發(fā)送數(shù)據(jù)中更均勻地?cái)U(kuò)展，所述可預(yù)測(cè)部分包括可由接收器側(cè)預(yù)測(cè)的信息；

調(diào)制單元，基于所述重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)通過(guò)對(duì)載波信號(hào)的相位進(jìn)行調(diào)制生成調(diào)制信號(hào)；以及

發(fā)送單元，基于所調(diào)制的信號(hào)對(duì)發(fā)送信號(hào)進(jìn)行發(fā)送。

(31)一種信號(hào)處理裝置，包括：

接收單元，接收發(fā)送信號(hào)并基于其生成接收信號(hào)，所述發(fā)送信號(hào)用于發(fā)送已被重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)，使得所述發(fā)送數(shù)據(jù)的可預(yù)測(cè)部分在所述發(fā)送數(shù)據(jù)中更均勻地?cái)U(kuò)展，所述可預(yù)測(cè)部分包括可由信號(hào)處理裝置預(yù)測(cè)的信息；

檢測(cè)單元，其基于可由所述信號(hào)處理裝置預(yù)測(cè)的所述信息來(lái)檢測(cè)所述接收信號(hào)的幀中的每個(gè)的報(bào)頭位置；

積分單元，對(duì)所述接收信號(hào)的所述幀進(jìn)行積分；以及

解碼單元，從所述積分單元的所述輸出對(duì)所述發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。

(32)根據(jù)(31)所述的信號(hào)處理裝置，其中，所述檢測(cè)單元被配置為：

從所述接收信號(hào)提取已知的同步模式，其中所述信號(hào)處理裝置可預(yù)測(cè)的信息包括所述同步模式；

生成已知的擴(kuò)展碼；

對(duì)所述已知擴(kuò)展碼進(jìn)行快速傅立葉變換，以獲得復(fù)數(shù)頻譜；

對(duì)所述接收信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換，以獲得復(fù)數(shù)接收信號(hào)頻譜；

對(duì)所述復(fù)數(shù)頻譜和所述復(fù)數(shù)接收信號(hào)頻譜進(jìn)行快速傅立葉逆變換，以獲得互相關(guān)值；

計(jì)算預(yù)定周期中的互相關(guān)值；以及

將所述互相關(guān)值的峰值檢測(cè)為所述幀的所述報(bào)頭位置。

(33)根據(jù)(31)和(32)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其中，

所述檢測(cè)單元通過(guò)從最大值開(kāi)始按照下降的順序檢測(cè)n個(gè)值來(lái)檢測(cè)所述互相關(guān)值的所述峰值，其中n為預(yù)定數(shù)量的幀。

(34)根據(jù)(31)至(33)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，進(jìn)一步包括：

參數(shù)計(jì)算單元，從所述接收信號(hào)計(jì)算預(yù)定參數(shù)，其中，所述檢測(cè)單元基于所述預(yù)定參數(shù)來(lái)檢測(cè)所述幀中的每個(gè)的所述報(bào)頭位置。

(35)根據(jù)(31)至(34)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其中，

所述參數(shù)計(jì)算單元計(jì)算在各個(gè)預(yù)定時(shí)間塊中的所述接收信號(hào)的頻率校正值和所述接收信號(hào)的初始相位，以及

所述信號(hào)處理裝置進(jìn)一步包括校正單元，所述校正單元使用所計(jì)算的頻率校正值來(lái)校正所述接收信號(hào)的頻率，并且使用所計(jì)算的初始相位來(lái)校正所述接收信號(hào)的初始相位。

(36)根據(jù)(31)至(35)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其中，

所述參數(shù)計(jì)算單元計(jì)算在各個(gè)預(yù)定時(shí)間塊中的指示所述接收信號(hào)與已知同步模式之間的相關(guān)性的互相關(guān)值作為所述參數(shù)，以及

所述積分單元使用由所述參數(shù)計(jì)算單元計(jì)算的所述互相關(guān)值作為所述時(shí)間塊的加權(quán)因子對(duì)由所述校正單元校正的所述接收信號(hào)的各個(gè)幀進(jìn)行積分。

(37)根據(jù)(31)至(36)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其中，

所述發(fā)送信號(hào)具有載波信號(hào)，所述載波信號(hào)的所述相位根據(jù)二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制來(lái)調(diào)制。

(38)根據(jù)(31)至(37)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其中，

所述發(fā)送信號(hào)具有載波信號(hào)，所述載波信號(hào)的所述相位根據(jù)正交相移鍵控調(diào)制來(lái)調(diào)制。

(39)根據(jù)(31)至(38)中任一項(xiàng)所述的信號(hào)處理裝置，其中，

所述發(fā)送數(shù)據(jù)的未知部分包括有效載荷信息和所述信息的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，以及

所述解碼單元使用所述循環(huán)冗余校驗(yàn)碼來(lái)確定在所述發(fā)送數(shù)據(jù)中包括的所述有效載荷信息中的錯(cuò)誤的存在。

(40)一種信號(hào)處理方法，包括：

接收發(fā)送信號(hào)并且從中生成接收信號(hào)，所述發(fā)送信號(hào)用于發(fā)送已經(jīng)重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)，使得所述發(fā)送數(shù)據(jù)的可預(yù)測(cè)部分在所述發(fā)送數(shù)據(jù)中更均勻地?cái)U(kuò)展，所述可預(yù)測(cè)部分包括可由接收器預(yù)測(cè)的信息；

基于可由所述信號(hào)處理裝置預(yù)測(cè)的所述信息，檢測(cè)所述接收信號(hào)的幀中的每個(gè)的報(bào)頭位置；

對(duì)所述接收信號(hào)的所述幀進(jìn)行積分；以及

從所述積分的接收信號(hào)對(duì)所述發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。

(41)一種用于使計(jì)算機(jī)用作以下各項(xiàng)的程序：

接收單元，接收發(fā)送信號(hào)并且基于其生成接收信號(hào)，所述發(fā)送信號(hào)用于發(fā)送已經(jīng)重新排列的發(fā)送數(shù)據(jù)，使得所述發(fā)送數(shù)據(jù)的可預(yù)測(cè)部分在所述發(fā)送數(shù)據(jù)中更均勻地?cái)U(kuò)展，所述可預(yù)測(cè)部分包括可由所述計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)的信息；

檢測(cè)單元，基于可由所述信號(hào)處理裝置預(yù)測(cè)的所述信息檢測(cè)所述接收信號(hào)的幀中的每個(gè)的報(bào)頭位置；

積分單元，對(duì)所述接收信號(hào)的所述幀進(jìn)行積分；以及

解碼單元，從所述積分單元的所述輸出對(duì)所述發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。

參考標(biāo)記列表

100 發(fā)送器

111 CRC附加器

112 同步信號(hào)發(fā)生器

113 選擇器

114 幀計(jì)數(shù)器

115 寄存器

116 交織器

117 Gold碼發(fā)生器

118 乘法器

119 載波振蕩器

120 乘法器

121 帶通濾波器

122 放大器

123 天線

200 接收器

211 天線

212 低噪聲放大器

213 帶通濾波器

214 載波振蕩器

215 乘法器

216 90度移位器

217 乘法器

218 A/D轉(zhuǎn)換器

219 存儲(chǔ)器

220 CPU

600 計(jì)算機(jī)