一種高靈敏度窄帶無線通信數(shù)據(jù)發(fā)送、接收方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高靈敏度窄帶無線通信數(shù)據(jù)發(fā)送、接收 方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)通過無線節(jié)點組成網(wǎng)絡(luò)，從而進(jìn)行無線通信。在物聯(lián)網(wǎng)廣域組網(wǎng) 技術(shù)中，節(jié)點的覆蓋能力直接影響節(jié)點密度，從而影響網(wǎng)絡(luò)成本。在通信過程中，70%功耗 用于射頻發(fā)射，射頻發(fā)射功率直接影響節(jié)點的壽命。另外，為了提高網(wǎng)絡(luò)容量，需要降低信 號的帶寬。因此，超遠(yuǎn)傳輸距離、低發(fā)射平均功率和窄帶特性成為物聯(lián)網(wǎng)廣域組網(wǎng)中非常關(guān) 鍵的H個問題。
[0003] 在基于擴頻的通信系統(tǒng)里，擴頻序列具有良好的自相關(guān)特性，通過已知的擴頻序 列作為接收機本地的參考符號，常規(guī)的時間同步可W靠接收信號和接收機本地的參考符號 之間做滑動相關(guān)來完成。當(dāng)接收信號中的擴頻序列和參考符號中的擴頻序列對齊時，相關(guān) 值表現(xiàn)出一個峰值，而未對齊時，相關(guān)值接近于零。但是當(dāng)接收信號中存在較大頻偏時，接 收信號和接收機本地參考符號的滑動相關(guān)值受到很大影響。接收信號中出現(xiàn)較大的頻偏主 要是因為發(fā)射機和接收機都使用低造價的晶體振蕩器。
[0004] 線系統(tǒng)傳輸距離主要由發(fā)射功率、鏈路衰減和接收靈敏度決定。發(fā)射功率減去無 線鏈路衰減，為接收端的天線口信號強度化SSI);當(dāng)RSSI的最小值大于接收靈敏度，接收 機就能正常工作。
[0005] 根據(jù)常用的大尺度衰減hata模型，如下所示：
[000引 ip=做.55+26.26!雌/-13.821曰g4 +(44.9-6.55log%)logflf-4*賺，"噸
[0007] Lp-從基站到移動臺的路徑損耗（地）f-載波頻率（MHz)
[000引 hb-基站通信高度d-基站到移動臺直接的距離（m)
[0009]hm-移動臺大線高度（1~10m)，一般取1. 5m，單位為m
[0010] 靡噸-移動臺高度修正，在中等城市取（1. 11〇奸-0. 7)v(l. 561〇奸-0. 8)
[0011] 在大城市取值 3. 2(log(11. 75hm)) 2-4. 97
[0012] W230M頻段為例，頻段特性的衰減附加量為；26. 26Xlg230 = 62地；230M頻段的 鏈路預(yù)算是145地，由于系統(tǒng)的鏈路預(yù)算是發(fā)射功率P減去接收靈敏度；假設(shè)平均發(fā)射功率 是1W(30地m)，則接收靈敏度需要達(dá)到；30-145 = -115地m。
[0013] 本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，熱噪聲譜密度為；-174地m/Hz，接收RF鏈路的最好熱 噪聲功率為：
[0014] -174dBm/HzX25 曲Z= -174+44 = -130dBm
[00巧]實際的RX接收鏈路，進(jìn)去的信號帶寬為對應(yīng)的頻段（10M量級），還有多級信號放 大單元，總噪聲系數(shù)一般為5~7地量級；如果取6地，則噪聲功率惡化為：
[0016] -130她m+6她二-124她m
[0017]該值為基帶數(shù)字濾波后的理想值，實際值比該值高。
[001引 信號制式的解調(diào)SNR典型為9地（正交相移鍵控（Qua化aturePhaseShift Keying,QPSK))或 5地（二進(jìn)制相移鍵控（炬inary化aseShiftKeying,BPSK));在只選 擇最簡單的調(diào)制方式的情況下，只有BPSK能完成任務(wù)（因為5地+(-124地m) = -119地m)， 而且系統(tǒng)沒有任何動態(tài)余量。一般通信系統(tǒng)會預(yù)留至少6~8地的設(shè)計余量，W保證正常 和可靠的工作。因此，采用當(dāng)前的調(diào)制方法無法滿足超高靈敏度的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種高靈敏度窄帶無線通信數(shù)據(jù)發(fā)送、接收方法及 裝置，W解決現(xiàn)有技術(shù)中無法滿足超高靈敏度的要求的問題。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種高靈敏度窄帶無線通信數(shù)據(jù)發(fā)方法，包括：發(fā) 送端將兩個連續(xù)反向的類線性調(diào)頻信號作為前同步頭中的同步序列、兩個相同的復(fù)正弦信 號作為前同步頭中的參考符號，與待發(fā)送的基帶數(shù)據(jù)一起組成待發(fā)送峽；將所述待發(fā)送峽 調(diào)制到同相正交的兩路載波上，形成并發(fā)送射頻發(fā)送信號。
[0021] 可選地，在將所述同步序列、所述參考符號與所述待發(fā)的基帶數(shù)據(jù)一起組成發(fā)送 峽之前，所述方法還包括；利用基帶二進(jìn)制啟閉鍵控00K調(diào)制方法，按照預(yù)設(shè)調(diào)制波形將待 發(fā)送的比特序列調(diào)制成所述基帶數(shù)據(jù)。
[0022] 可選地，利用基帶二進(jìn)制啟閉鍵控00K調(diào)制方法，按照預(yù)設(shè)調(diào)制波形將待發(fā)送的 比特序列調(diào)制成所述基帶數(shù)據(jù)，包括：用系數(shù)為（1-j)的復(fù)正弦信號表示比特數(shù)據(jù)"1"，不 發(fā)送信號表示比特數(shù)據(jù)"0"，其中，所述復(fù)正弦信號r(t) = (l-j)sin(?t)。
[0023] 可選地，所述預(yù)設(shè)調(diào)制波形預(yù)先存儲在所述發(fā)送端。
[0024] 可選地，所述兩個連續(xù)反向的類線性調(diào)頻信號包括；兩個反向的Zadoff-化U同步 序列；所述兩個相同的復(fù)正弦信號包括；兩個相同的系數(shù)為（1-j)的單周期復(fù)正弦信號。
[0025] 可選地，所述兩個連續(xù)反向的類線性調(diào)頻信號和所述兩個相同的復(fù)正弦信號預(yù)先 存儲在所述發(fā)送端。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種高靈敏度窄帶無線通信數(shù)據(jù)接收方法，包 括：接收來自發(fā)送端的射頻發(fā)射信號；對所述射頻發(fā)射信號進(jìn)行下變頻，得到基帶接收信 號；對所述基帶接收信號進(jìn)行采樣得到基帶接收數(shù)字信號；對所述基帶接收數(shù)字信號中前 同步頭處的信號進(jìn)行時間粗同步，再進(jìn)行時間精同步，其中，所述的同步頭中的同步序列由 兩個連續(xù)反向的類線性調(diào)頻信號組成，所述前同步頭中的參考符號為兩個相同的復(fù)正弦信 號組成；對進(jìn)行時間粗同步和時間精同步后的基帶接收數(shù)字信號進(jìn)行解調(diào)，得到發(fā)送端發(fā) 送的比特序列。
[0027] 可選地，對所述基帶接收數(shù)字信號中前同步頭處的信號進(jìn)行時間粗同步，包括：從 所述基帶接收數(shù)字信號的前同步頭處取出一個發(fā)送周期的采樣信號；對所述采樣信號進(jìn)行 m倍抽取，得到接收降采樣數(shù)字信號，其中m為預(yù)設(shè)的接收數(shù)字信號降采樣倍數(shù)；對所述接 收降采樣信號進(jìn)行快速傅氏變換FFT，將得到的結(jié)果進(jìn)行共輛變換；對本地同步序列進(jìn)行 FFT，然后與共輛變換得到的序列相乘，得到基帶接收降采樣信號與本地同步序列的滑動自 相關(guān)值，滑動自相關(guān)值對應(yīng)的最大值的位置確定為粗同步位置。
[0028] 可選地，對基帶接收數(shù)字信號中前同步頭處的信號進(jìn)行時間精同步，包括；取所述 基帶接收數(shù)字信號中前同步頭的粗同步點左右2m點組成采樣序列，其中m為預(yù)設(shè)的接收數(shù) 字信號降采樣倍數(shù)；對所述采樣序列進(jìn)行FFT和共輛變換；對本地同步序列進(jìn)行FFT，并與 進(jìn)行FFT和共輛變換后的所述采樣序列相乘，得到滑動相關(guān)值，滑動相關(guān)值的最大值對應(yīng) 的位置確定為精同步位置。
[0029] 可選地，對進(jìn)行時間粗同步和時間精同步后的基帶接收數(shù)字信號進(jìn)行解調(diào)，包括： 取進(jìn)行時間粗同步和時間精同步后的所述基帶接收數(shù)字信號，計算參考序列的FFT，得到各 次諧波的幅值；根據(jù)得到的各次諧波的幅值，計算基波的幅值與其他各次諧波的幅值平均 值的比值；取一個接收符號進(jìn)行FFT計算，W所述比值為判決口限，與頻域的對角特性聯(lián)合 判決，得到發(fā)送端發(fā)送的比特序列。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了一種高靈敏度窄帶無線通信數(shù)據(jù)發(fā)送裝置，包 括：組成模塊，用于將兩個連續(xù)反向的類線性調(diào)頻信號作為前同步頭中的同步序列、兩個相 同的復(fù)正弦信號作為前同步頭中的參考符號，與待發(fā)送的基帶數(shù)據(jù)一起組成待發(fā)送峽；正 交調(diào)制模塊，用于將所述待發(fā)送峽調(diào)制到同相正交的兩路載波上，形成到并發(fā)送射頻發(fā)送 信號。
[0031] 可選地，所述裝置還包括；基帶調(diào)制模塊，用于利用基帶二進(jìn)制啟閉鍵控00K調(diào)制 方法，