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专利号: 2020114438375
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2023-07-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种在Chirp调制信号中增加参考信号的方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:电力抄表发送端中,发送业务数据块首先进行Turbo信道编码,生成编码数据块;编码数据块通过业务Chirp调制,具体为数据块中“1”采用上Chirp符号数据表示,数据块中“0”采用下Chirp符号数据表示;于时发送端本地生成参考Chirp符号数据;

在发送端,业务Chirp符号通过载波余弦信号调制,即进行上变频到射频无线信号;参考Chirp符号通过载波正弦信号调制,即进行上变频到射频无线信号;然后将载波余弦调制射频信号和载波正弦调制射频信号进行叠加,并且在叠加信号前面增加前导信号,最后在空中传输信道上进行发送;载波余弦信号和载波正弦信号由一个时钟源产生,这两个信号相位差90度;

电力抄表接收端在空中传输信道实时搜索前导信号,如果搜索到有效前导信号,则接收端接收完整Chirp符号数据;该Chirp符号数据首先被载波余弦信号进行下变频,然后滤除高频部分,得到接收业务Chirp符号数据;同时该Chirp符号数据被载波正弦信号进行下变频,得到接收参考Chirp符号数据;

接收参考Chirp符号数据和本地已知的参考Chirp符号数据进行信道估计,则得出参考Chirp符号在物理信道传输中的传输特性;该参考Chirp符号的信道传输特性,同样适用于接收业务Chirp符号数据;

接收端采用参考Chirp符号的信道传输特性,对接收业务Chirp符号数据进行信道均衡,即得到均衡后的业务Chirp符号数据;然后对该Chirp符号数据进行判决,判定出上Chirp符号还是下Chirp符号,得到业务Chirp符号携带的信息是“1”还是“0”比特;收集所有数据块,进行Turbo译码,得到接收业务数据块;

对于业务Chirp符号承载比特采用硬判决方法,即直接通过业务Chirp符号数据判决出是“1”还是“0”比特;或采用软判决方法,由业务Chirp符号判决模块生成一个似然值,然后Turbo采用软判决方法译出数据块。

2.根据权利要求1所述的一种在Chirp调制信号中增加参考信号的方法,其特征在于:在所述发送端中宽带微功率Chirp电力抄表系统发送Chirp符号流程为:步骤1:宽带微功率Chirp电力抄表系统由高层协议栈以及物理层构成,高层协议栈包括媒体接入控制子层,数据两路子层以及应用层;发送端发送的控制平面数据块或是用户平面数据块,统称业务数据块,记为dataBlock数据块;由高层协议栈准备dataBlock数据块,并且提交到物理层;

步骤2:首先对dataBlock数据块进行信道编码,在系统中采用Turbo信道编码;信道编码后的数据块记为codeBlock数据块;

步骤3:对codeBlock数据块中每个比特进行Chirp扩频,生成Chirp方式存在很多种,业务数据采用余弦函数来表示,“1”比特采用上Chirp符号表示,“0”比特采用下Chirp符号表示;将codeBlock数据块扩频为采用Chirp符号表示的数据块,记为baseband_Chirp数据块,其中每个Chirp符号,记为data_Chirp符号;

具体的data_Chirp符号函数如下;

上Chirp符号的时域波形生成公式为

其中:w0为上Chirp符号的开始频率,u为Chirp符号的斜率;

下Chirp符号的时域波形生成公式为

其中:w1为下Chirp符号的截至频率,u为Chirp符号的斜率;

步骤4:在发送端生成收发已知的参考Chirp符号数据,在本例中采用上Chirp符号,记为ref_Chirp符号,并且采用正弦函数来表示;

参考信号Chirp符号的时域波形生成公式为在该系统中,data_Chirp符号和ref_Chirp符号长度相同,Chirp带宽也相同;

步骤5:依次baseband_Chirp符号块中data_Chirp符号数据,采用载波余弦信号cos(wct)进行上变频,记为data_carrier_Chirp符号数据,如公式(4)和(5),然后对参考ref_Chirp符号进行载波正弦信号sin(wct)进行上变频,记为ref_carrier_Chirp,如公式(6);

data_carrier_Chirp表达式为:ref_carrier_Chirp表达式为:步骤6:将data_carrier_Chirp数据和ref_carrier_Chirp数据在时域进行合并,在合并数据的前面添加帧突发的前导,然后通过发送端发送出去;在这个过程中,ref_carrier_Chirp表示一个Chirp符号数据长度,而data_carrier_Chirp是codeBlock数据比特个Chirp符号,ref_carrier_Chirp符号和每个codeBlock数据块对应比特数据生成的Chirp符号进行合并。

3.根据权利要求1所述的一种在Chirp调制信号中增加参考信号的方法,其特征在于:在所述接收端中,宽带微功率Chirp电力抄表系统接收Chirp符号流程为:步骤1:在传输信道上监听帧信号,首先搜索前导信号,如果搜索到前导信号,则接收完所有的前导信号,然后依次接收帧中的Chirp符号数据;前导信号是收发都已知的Chirp符号数据,一串固定的Chirp符号数据,在发送时候一个Chirp符号采用正弦函数或余弦函数生成,然后采用载波正弦调制和载波余弦调制发送,不做参考信号插入设计;接收端接收完成前导之后,立即接收Chirp符号数据;

步骤2:接收到的Chirp符号数据记录为rec_carrier_Chirp符号数据,包括业务Chirp符号和参考Chirp符号的信息;将rec_carrier_Chirp符号数据通过载波余弦信号进行下变频,通过滤波器得到rec_data_Chirp符号数据;如公式(7),(8),(9);

假设发送上Chirp符号数据,则下变频过程令:

则信号处理过程,如公式8推导:

滤波之后得rec_data_Chirp的公式表示为:步骤3:将rec_carrier_Chirp符号数据通过载波正弦信号进行下变频,通过滤波器得到rec_ref_Chirp符号数据;如公式(10),(11),(12);

参考信号的下变频过程

则信号处理过程,如公式(11)推导:

滤波之后得rec_ref_Chirp符号数据:步骤4:采用接收到的rec_ref_Chirp符号数据和本地生成的ref_Chirp符号数据进行信道估计,得到参考Chirp符号传输的信道特征数据,记为ref_channel_data;首先对rec_ref_Chirp符号数据进行快速傅里叶变化FFT,然后对本地生成的ref_Chirp符号数据也进行FFT变化,然后估算出信道的频率衰落特性;记为ref_channel_data;如公式(13);

步骤5:采用计算得到的ref_channel_data数据对接收到的rec_data_Chirp符号数据进行均衡,得到均衡后的data_Chirp符号数据,记为data_eqv_Chirp符号数据;首先对rec_data_Chirp符号数据进行FFT变化,然后采用ref_channel_data频率信道特征数据进行均衡,均衡接收记录为rec_data_eqv_Chirp,最后接收端对rec_data_eqv_Chirp符号频率数据进行IFFT变化得到均衡之后的时域Chirp符号数据,记为data_eqv_Chirp符号数据;如公式(14),(15);

rec_data_eqv_Chirp=FFT(rec_data_Chirp)*ref_chan nel_data    (14)步骤6:接收得到data_eqv_Chirp符号数据,采用典型的Chirp符号判决方法得到发送端发送的是上Chirp符号还是下Chirp符号;采用硬判决得到“1”或是“0”比特,通过Turbo硬译码;或是采用得到“1”或是“0”比特的似然比,通过Turbo软译码;最终得到发送端发送的数据块,即dataBlock数据块。