一种基于CHIRP通信的动态门限同步方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于CHIRP通信的动态门限同步方法及装置，针对现有技术中动态门限实现较为复杂，寻找一个无线通信系统要兼容其所有应用场景的动态门限计算方法比较耗费时间。且在信噪比很低时，动态门限算法仍然存在一定的虚警率和漏警率。本发明专利技术的技术方案包括：首先在时域完成接收基带IQ信号与基频信号的除法运算，然后转到频域根据快速傅立叶变换的结果来完成解调门限计算、preamble搜索、帧同步、ID解调等的一些列后续处理。具有运算过程简洁、逻辑易于实现及资源占用率低等优点。逻辑易于实现及资源占用率低等优点。逻辑易于实现及资源占用率低等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于CHIRP通信的动态门限同步方法及装置


[0001]本专利技术属于物联网通信
，具体涉及一种基于CHIRP通信的动态门限同步方法及装置。

技术介绍

[0002]在无线通信中，想要正确解调接收到的数据包最重要也是最关键的一步就是同步，一种性能优异的同步算法不仅可以保证解调的正确性还可以提升性能，而同步算法中比较关键的便是门限的确定，门限的好坏直接关系同步的虚警率和漏警率，进而决定整个无线通信系统灵敏度指标是否符合要求。因此同步算法的研究也是一直以来备受关注的方向。
[0003]在现有的同步技术中，门限主要分两类：1.固定门限，通过算法建模/仿真以及实际测试来确定最终应用的固定门限值。固定门限有实现简单、资源消耗低、易于获取的优点，但其对于大信号和小信号等不同的场景下虚警率和漏警率存在较大差异，相同条件下无法达到最优的性能。
[0004]2.动态门限，通过算法实时动态地计算门限，可在大信号和小信号等不同场景下的达到最优的解调性能。其存在的缺点是实现较为复杂，寻找一个无线通信系统要兼容其所有应用场景的动态门限计算方法比较耗费时间。且在信噪比很低时，动态门限算法仍然存在一定的虚警率和漏警率。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提出了一种基于CHIRP通信的动态门限同步方法及装置，其目的为：通过动态门限的计算方式，降低虚警率和漏警率，同时灵活调整因子可实现接近于期望值的灵敏度性能。
[0006]为实现上述目的本专利技术所采用的技术方案是：提供一种基于CHIRP通信的动态门限同步方法，包括：S1：数模转化器对获取的初始数据进行处理，得到基带IQ信号，并将所述基带IQ信号输出到基带滤波器组；S2：所述基带滤波器组根据输入的基带IQ信号的信号带宽，实施对应信号带宽的滤波和下采样，完成基带IQ信号采样率的转换，得到转换信号；S3：将转换信号根据不同的扩频因子SF配置的点数分组，将不同的分组与基频信号进行除法运算；S4：将除法运算得到的结果按照扩频因子SF配置进行可变点数的快速傅里叶变换；将快速傅里叶变换得到的结果用CORDIC函数求模，得到求模数据；S5:找出所述求模数据的峰峰值位置及其数值，通过峰峰值数值位置及其数值计算动态门限；S6：利用动态门限与峰峰值数值数值进行初步匹配同步，然后通过峰峰值位置进
一步确认是否完成同步。
[0007]较优的，本专利技术S2中，基带滤波器组分为四级，分别为：一级2倍下采样滤波、两级4倍下采样滤波和一级通道滤波，基带IQ信号输入到基带滤波器组后，基带滤波器组根据不同信号带宽经过的基带滤波器组的路径，实施对应的滤波和下采样，完成基带IQ信号采样率的转换。
[0008]较优的，本专利技术S3具体为：S3.1:在CSS中使用chirp符号的波形为：其中，是一个关于时间的二次函数，，a和b是系数；S3.2：定义chirp符号的瞬时频率为：其中，是对时间t求导后的一次函数，a和b是系数；因此，将chirp符号的瞬时频率特性模型化为为f0=at+b，当b=0时，为基频信号；S3.3：其中chirp符号产生的matlab简化模型为：data_css(m+1) = [exp(j*2*pi*(m^2/2/M
‑
1/2*m))]其中，data_css 是产生的chirp符号数据，M为2^SF，m的取值为0～M
‑
1；S3.4：基频信号产生的matlab简化模型为：data_css(m+1) = [exp(j*2*pi*(m^2/2/M))]其中，M为2^SF，m的取值为0～M
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1；S3.5：转换信号根据不同扩频因子SF以2^SF个采样点为单位分组，每组数据与本地产生的基频信号进行除法运算。
[0009]较优的，本专利技术S5中计算最终门限具体为：S5.1：对整个分组的求模数据进行求和，结果为sum：其中，SF为扩频因子，Dn为n点求模数据中各个采样点的数值；S5.2：搜索获取峰峰值的数值，记为max_value；S5.3：搜索获取峰峰值位置前面两个点的数值的平均值，记为max_p1；S5.4：搜索获取峰峰值位置后面两个点的数值的平均值，记为max_p2；S5.5：将步骤S5.1～S5.4的计算结果进行运算并求取平均，公式为：Mean_thld=(sum
ꢀ‑ꢀ
max_value
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max_p1
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max_p2)/2^SFS5.6：将求取平均得到的结果乘以系数F1得到动态门限，公式为：Final_thld= Mean_thld * F1。
[0010]较优的，本专利技术S6中，进行初步匹配同步的具体步骤为：S6.1：计算判决值1，记为judge1：judge1= (（max_value + max_p1 + max_p2）/2^SF) * F2S6.2：计算判决值2，记为judge2：judge2= (max_value/2^SF) * F2
S6.3：计算判决值3，记为judge3：judge3= (max_p1/2^SF )* F2S6.4：计算判决值4，记为judge4：judge4= (max_p2/2^SF) * F2其中，F2为系数；初步同步条件具体为：S6.5：判断条件一是否匹配成功，若judge1>Final_thld则条件一满足，记为condition1=1，否则condition1=0；S6.6：判断条件二是否匹配成功，若judge2>Final_thld则条件二满足，记为condition2=1，否则condition2=0；S6.7：判断条件三是否匹配成功，若judge3>Final_thld则条件三满足，记为condition3=1，否则condition3=0；S6.8：判断条件四是否匹配成功，若judge4>Final_thld则条件四满足，记为condition4=1，否则condition4=0；S6.9：判断条件五是否匹配成功，若(max_value/2^SF)>K则条件五满足，记为condition5=1，否则condition5=0；其中，K为系数；S6.10：判断是否有同步产生，若condition1&&（condition2 || condition3）&&condition4&&condition5 结果为1，则完成初步匹配同步。
[0011]较优的，本专利技术S6中利用峰峰值位置进一步确定是否完成同步的具体步骤为：S6.11：保存第一次得到求模数据后搜索的峰峰值位置，记为position(1)；S6.12：保存第二次得到求模数据后搜索的峰峰值位置，记为position(2),若本次求模数据中2^SF点未满足初步同步条件则回到S6.11重新搜索；S6.13：保存第n次得到求模数据后搜索的峰峰值位置，记为position(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于CHIRP通信的动态门限同步方法，其特征在于，包括：S1：数模转化器对获取的初始数据进行处理，得到基带IQ信号，并将所述基带IQ信号输出到基带滤波器组；S2：所述基带滤波器组根据输入的基带IQ信号的信号带宽，实施对应信号带宽的滤波和下采样，完成基带IQ信号采样率的转换，得到转换信号；S3：将转换信号根据不同的扩频因子SF配置的点数分组，将不同的分组与基频信号进行除法运算；S4：将除法运算得到的结果按照扩频因子SF配置进行可变点数的快速傅里叶变换；将快速傅里叶变换得到的结果用CORDIC函数求模，得到求模数据；S5:找出所述求模数据的峰峰值位置及其数值，通过峰峰值数值位置及其数值计算动态门限；S6：利用动态门限与峰峰值数值数值进行初步匹配同步，然后通过峰峰值位置进一步确认是否完成同步。2.根据权利要求1所述的一种基于CHIRP通信的动态门限同步方法，其特征在于，S2中，基带滤波器组分为四级，分别为：一级2倍下采样滤波、两级4倍下采样滤波和一级通道滤波，基带IQ信号输入到基带滤波器组后，基带滤波器组根据不同信号带宽经过的基带滤波器组的路径，实施对应的滤波和下采样，完成基带IQ信号采样率的转换。3.根据权利要求1所述的一种基于CHIRP通信的动态门限同步方法，其特征在于，S3具体为：S3.1:在CSS中使用chirp符号的波形为：其中，是一个关于时间的二次函数，，a和b是系数；S3.2：定义chirp符号的瞬时频率为：其中，是对时间t求导后的一次函数，a和b是系数；因此，将chirp符号的瞬时频率特性模型化为为f0=at+b，当b=0时，为基频信号；S3.3：其中chirp符号产生的matlab简化模型为：data_css(m+1) = [exp(j*2*pi*(m^2/2/M
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1/2*m))]其中，data_css 是产生的chirp符号数据，M为2^SF，m的取值为0～M
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1；S3.4：基频信号产生的matlab简化模型为：data_css(m+1) = [exp(j*2*pi*(m^2/2/M))]其中，M为2^SF，m的取值范围为0～M
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1；S3.5：转换信号根据不同扩频因子SF以2^SF个采样点为单位分组，每组数据与本地产生的基频信号进行除法运算。4.根据权利要求1所述的一种基于CHIRP通信的动态门限同步方法，其特征在于，S5中计算最终门限具体为：
S5.1：对整个分组的求模数据进行求和，结果为sum：其中，SF为扩频因子，Dn为n点求模数据中各个采样点的数值；S5.2：搜索获取峰峰值的数值，记为max_value；S5.3：搜索获取峰峰值位置前面两个点的数值的平均值，记为max_p1；S5.4：搜索获取峰峰值位置后面两个点的数值的平均值，记为max_p2；S5.5：将步骤S5.1～S5.4的计算结果进行运算并求取平均，公式为：Mean_thld=(sum
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max_value
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max_p1
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max_p2)/2^SFS5.6：将求取平均得到的结果乘以系数F1得到动态门限，公式为：Final_thld= Mean_thld * F1。5.根据权利要求4所述的一种基于CHIRP通信的动态门限同步方法，其特征在于，S6中，进行初步匹配同步的具体步骤为：S6.1：计算判决值1，记为judge1：judge1= (（max_value + max_p1 + max_p2）/2^SF) * F2S6.2：计算判决...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈勇强，黄强，梁宏明，
申请(专利权)人：四川思凌科微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：