一种自适应的低功耗信号捕获检测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及无线通信技术领域，具体提供了一种自适应的低功耗信号捕获检测方法及系统，利用具有时域或时频域周期特性的伪随机序列的前导码，通过捕获检测的相关、相干、非相干的信号增益特点，对常用组网协议下的低功耗接入通信终端，提出一种在通信接入时，自适应地对前导码的长度配置和捕获检测进行动态调整，以满足可靠传输质量下，以最小开销实现信号帧的前导码长度配置，提高传输效率，并有效减少对信号捕获检测的运算开销，从而有效减少长期功耗的开销。耗的开销。耗的开销。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应的低功耗信号捕获检测方法及系统


[0001]本专利技术涉及无线通信
，具体涉及一种自适应的低功耗信号捕获检测方法及系统。

技术介绍

[0002]无线通信技术发展到现代，一方面，为了不断提升的通信速率应用要求的场景，不断推出和发展大带宽高速率的无线通信技术；另一方面，为了不断降低功耗要求下的低速率应用场景，不断推出和发展传统调制或OFDM的低功耗通信技术。
[0003]802.15.4g协议系列中的MR
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O
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OQPSK物理层通信技术协议设计了一种DSSS扩频序列作为前导码的参考信号单元，该扩频序列具有良好的时域相关特性。技术协议中定义了前导码由32个扩频序列信号单元组成，扩频系数32、64、128。若考虑100kchip/s的码片速率，则扩频系数为128，32个扩频序列信号单元组成的前导码传输时长达到（128*32）/100000 = 0.041 秒。对比《双模通信互联互通技术规范》物理层通信协议中的无线物理层协议中的前导码传输时长为122.88*1e
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6*（5+2.5）= 0.00092 秒。两者传输时长相差近44.5倍，也即，在同样传输时长为1秒的物理帧情况下，开销占比相差近44.5倍。
[0004]从低功耗无线通信的一般应用需求，如智能抄表、智能终端管理等场景下，MR
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O
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OQPSK物理层通信技术协议的前导码传输时长会带来更大的正常工作功耗和更小的有效传输占比。
[0005]然而，上述研究成果存在如下缺点：（1）其技术协议设计的前导码，传输时长明显在同等速率或带宽环境下，会带来更大的正常工作功耗和更小的有效传输占比。原因是前导码数据域传输时长较大，在同等数据帧传输时间下，有效传输时长占比会被压缩，同时带来前导码收发处理消耗更多工作时间而引入功耗的浪费。
[0006]（2）在组网环境中，即使收发单元通信距离较近，通信环境较好，捕获同步检测方法也需要持续接收全部前导码才能进入后续数据域的接收和解调。浪费不必要的处理时间和功耗。主要原因是，通信环境较好时，较短的前导码就可以实现快速捕获同步检测，多余的前导码部分则基本不做贡献。
[0007]（3）在小型组网中，若整体覆盖范围并不需要全部前导码长度的链路性能，则无法在优选合适的配置参数的情况下，适当减小通信时隙的划分，从而无法获得改善时隙规划和容量增容的可能。主要原因是，当整体覆盖范围较小，传输距离普遍较短，则对比本专利技术专利技术，自适应减小前导码长度满足通信要求下，可以在同等传输信息量的情况下压缩传输物理帧时长，从而可以减小传输时隙的划分，并进一步地，使增加可接入的用户终端容量提供可行空间。

技术实现思路

[0008]为了克服上述缺陷，本专利技术提出了一种自适应的低功耗信号捕获检测方法及系
统。
[0009]第一方面，提供一种自适应的低功耗信号捕获检测方法，所述自适应的低功耗信号捕获检测方法包括：步骤1.发送单元向接收单元发送通信物理帧；步骤2.接收单元基于自身捕获检测参数对接收的通信物理帧进行捕获检测，若捕获检测成功，则按预设比例减小发送单元发送的通信物理帧的前导码拓展次数和接收单元的捕获检测参数后向发送单元发送通信物理帧，并转至步骤3，否则，输出当前发送单元发送的通信物理帧的前导码拓展次数和接收单元的捕获检测参数作为捕获检测配置参数；步骤3.发送单元基于自身捕获检测参数对接收的通信物理帧进行捕获检测，若捕获检测成功，则按预设比例减小接收单元发送的通信物理帧的前导码拓展次数和发送单元的捕获检测参数后向接收单元发送通信物理帧，并转至步骤2，否则，输出当前接收单元发送的通信物理帧的前导码拓展次数和发送单元的捕获检测参数作为捕获检测配置参数；其中，所述捕获检测参数包括：小时隙时长Tmin，大时隙时长Tmax，大时隙时长相对小时隙时长的倍数Nt，小时隙时长内接收通信物理帧的前导码长度Nm，小时隙时长内对通信物理帧的前导码进行相关计算的次数Nm_corr，大时隙时长内对相关计算结果进行相干累加计算的次数Nm_corr_coh。
[0010]优选的，所述通信物理帧的前导码由多个参照信号单元拼接扩展组成。
[0011]优选的，所述小时隙时长内接收通信物理帧的前导码长度Nm等于（Tmin*Rc/Lc）向下取整；所述大时隙时长大于小时隙时长，所述大时隙时长相对小时隙时长的倍数Nt≥2；其中，Lc为通信物理帧的前导码序列周期长度，Rc为通信物理帧的前导码速率。
[0012]优选的，所述小时隙时长内对通信物理帧的前导码进行相关计算的次数Nm_corr小于等于（Nm
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1）。
[0013]优选的，所述大时隙时长内对相关计算结果进行相干累加计算的次数Nm_corr_coh等于（Nm
‑
1）/Nm_corr向下取整。
[0014]进一步的，所述基于自身捕获检测参数对接收的通信物理帧进行捕获检测，包括：步骤a.在小时隙时长内对接收的第n个参照信号单元进行直接相关计算，并记录接收的参照信号单元的信号特征信息；步骤b.判断接收的参照信号单元的信号特征信息和当次直接相关计算的计算结果对应的检测特征是否满足预设捕获判决条件，若是，则捕获检测成功，否则计数值加1后执行步骤c；步骤c.当计数值等于1时，令n=n+1并返回步骤a；当计数值大于等于2且小于预设限值时，执行步骤d；当计数值等于预设限值时，执行步骤e；步骤d.对所有直接相关计算的计算结果进行相干累加计算，并判断接收的参照信号单元的信号特征信息和当次相干累加计算的计算结果对应的检测特征是否满足预设捕获判决条件，若是，则捕获检测成功，否则，令n=n+1并返回步骤a；步骤e.在大时隙时长内对所有相干累加计算结果进行非相干累加计算，并判断接收的参照信号单元的信号特征信息和当次非相干累加计算的计算结果对应的检测特征是
否满足预设捕获判决条件，若是，则捕获检测成功，否则捕获检测失败；其中，所述计数值和所述n的初始值均为1。
[0015]进一步的，所述参照信号单元的信号特征信息包括：信号峰值能量、信号总能量、前端增益总量；所述检测特征包括：频偏、信噪比特征值。
[0016]进一步的，当发送单元或接收单元捕获检测失败时，进入休眠直至下一个检测周期开始。
[0017]第二方面，提供一种自适应的低功耗信号捕获检测系统，所述自适应的低功耗信号捕获检测系统包括：所述发送单元，用于向接收单元发送通信物理帧；所述接收单元，用于基于自身捕获检测参数对接收的通信物理帧进行捕获检测，若捕获检测成功，则按预设比例减小发送单元发送的通信物理帧的前导码拓展次数和接收单元的捕获检测参数后向发送单元发送通信物理帧，否则，输出当前发送单元发送的通信物理帧的前导码拓展次数和接收单元的捕获检测参数作为捕获检测配置参数；所述发送单元，用于基于自身捕获检测参数对接收的通信物理帧进行捕获检测，若捕获检测成功，则按预设比例减小接收单元发送的通信物理帧的前导码本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应的低功耗信号捕获检测方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1.发送单元向接收单元发送通信物理帧；步骤2.接收单元基于自身捕获检测参数对接收的通信物理帧进行捕获检测，若捕获检测成功，则按预设比例减小发送单元发送的通信物理帧的前导码拓展次数和接收单元的捕获检测参数后向发送单元发送通信物理帧，并转至步骤3，否则，输出当前发送单元发送的通信物理帧的前导码拓展次数和接收单元的捕获检测参数作为捕获检测配置参数；步骤3.发送单元基于自身捕获检测参数对接收的通信物理帧进行捕获检测，若捕获检测成功，则按预设比例减小接收单元发送的通信物理帧的前导码拓展次数和发送单元的捕获检测参数后向接收单元发送通信物理帧，并转至步骤2，否则，输出当前接收单元发送的通信物理帧的前导码拓展次数和发送单元的捕获检测参数作为捕获检测配置参数；其中，所述捕获检测参数包括：小时隙时长Tmin，大时隙时长Tmax，大时隙时长相对小时隙时长的倍数Nt，小时隙时长内接收通信物理帧的前导码长度Nm，小时隙时长内对通信物理帧的前导码进行相关计算的次数Nm_corr，大时隙时长内对相关计算结果进行相干累加计算的次数Nm_corr_coh。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信物理帧的前导码由多个参照信号单元拼接扩展组成。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述小时隙时长内接收通信物理帧的前导码长度Nm等于（Tmin*Rc/Lc）向下取整；所述大时隙时长大于小时隙时长，所述大时隙时长相对小时隙时长的倍数Nt≥2；其中，Lc为通信物理帧的前导码序列周期长度，Rc为通信物理帧的前导码速率。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述小时隙时长内对通信物理帧的前导码进行相关计算的次数Nm_corr小于等于（Nm
‑
1）。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述大时隙时长内对相关计算结果进行相干累加计算的次数Nm_corr_coh等于（Nm
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1）/Nm_corr向下取整。6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于自身捕获检测参数对接收的通信物理帧进行捕获检测，包括：步骤a.在小时隙时长内对接收的第n个参照信号单元进行直接相关计算，并记录接收的参照信号单元的信号特征信息；步骤b.判断接收的参照信号单元的信号特征信息和当次直接相关计算的计算结果对应的检测特征是否满足预设捕获判决条件，若是，则捕获检测成功，否则计数值加1后执行步骤c；步骤c.当计数值等于1时，令n=n+1并返回步骤a；当计数值大于等于2且小于预设限值时，执行步骤d；当计数值等于预设限值时，执行步骤e；步骤d.对所有直接相关计算的计算结果进行相干累加计算，并判断接收的参照信号单元的信号特征信息和当次相干累加计算的计算结果对应的检测特征是否满足预设捕获判决条件，若是，则捕获检测成功，否则，令n=n+1并返回步骤a；步骤e.在大时隙时长内对所有相干累加计算结果进行非相干累加计算，并判断接收的参照信号单元的信号特征信息和当次非相干累加计算的计算结果对应的检测特征是否满
足预设捕获判决条件，若是，则捕获检测成功，否则捕获检测失败；其中，所述计数值和所述n的初始值均为1。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述参照信号单元的信号特征信息包括：信号峰值能量、信号总能量、前端增益总量；所述检测特征包括：频偏、信噪比特征值。8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，当发送单元或接收单元捕获检测失败时，进入休眠直至下一个检测周期开始。9.一种自适应的低功耗信号捕获检测系统，其特征在于，所述系统包括：发送单元和接收单元；所述发送单元，用于向接收单元发送通信物理帧；所述接收单元，用于基于自身捕获检测参数对接收的通信物理帧进行捕获检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海龙，祝恩国，郜波，郑安刚，刘宣，任毅，李然，阿辽沙，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：