【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线通信，具体涉及一种基于单比特量化的chirp扩频解调方法及解调系统。
技术介绍
1、chirp扩频调制技术具有低功耗、长距离、低速率的数据传输特性，而物联网终端的部分通信过程需要满足低功耗、长距离等要求，因此chirp扩频调制技术非常适用于该场景的应用。chirp扩频调制主要将一系列比特映射至chirp起始频率，通过不同的起始频率标识不同的符号值信息，实现信号调制，发射端再通过上变频等操作将该基带信号从发射天线发射出去。对于传统的chirp扩频调制系统，接收端在经过信号接收，下变频，低噪放以及同步和采样等操作后，通过去啁啾和fft两个操作去将chirp转化为fft序列，并通过序列中的峰值信息解调出对应符号值。具体而言，去啁啾操作主要是将chirp扩频调制信号转变为单频信号，fft操作主要将所得单频信号转化为频谱序列，以便于读取得到的单频信号的频率信息。由于chirp扩频调制信号的符号值与其起始频率之间存在映射关系，得到的fft序列频谱信息可以直接分析判决出chirp扩频调制信号的符号值，主要通过寻找fft序列中的最大值，其对应索引值即为符号值信息。但是，随着大规模接入等应用场景的普及，对于接收端的接收信号处理效率需求逐渐增大，因此为了提升处理效率，考虑通过降低量化精度，在保证系统传输性能的前提下实现系统效率的提升。
2、文献(l.vangelista,"frequency shift chirp modulation:the loramodulation,"in ieee signal proces
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于单比特量化的chirp扩频解调方法及解调系统，通过单比特量化接收信号，单比特去啁啾和低精度fft运算，实现符号值的解调，在保证系统性能的情况下，通过减少采样信号的量化比特数，实现低开销的运算处理，具有降低系统能耗、提高系统效率和资源利用率的优点。
2、为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
3、一种基于单比特量化的chirp扩频解调方法，包括以下步骤：
4、步骤1，接收端接收外界发来的chirp扩频调制信号，并通过单比特量化存储，得到单比特量化信号；
5、步骤2，对步骤1得到的单比特量化信号进行单比特去啁啾操作，得到单比特单频信号；
6、步骤3，根据步骤2得到的单比特单频信号进行低精度fft运算，得到fft序列，并通过查找fft序列中的模值最大值，得到符号值。
7、所述步骤1的具体方法为：
8、接收端接收到外界发来的chirp扩频调制信号，并完成同步后，进行i路与q路信号的分离操作，再将得到的i路和q路的信号分别送入比较器与0作比较，默认电压高于0即标识0，而电压低于0即标识1，在i路和q路分别得到仅包含0，1比特的接收信号。
9、所述步骤2的具体方法为：
10、接收端内部生成一组0，1比特序列，其长度与一个chirp扩频调制信号长度一致，i路和q路两路信号均为0，1比特序列，乘法可等效为比特间异或运算，由此得到单比特单频信号。
11、所述步骤3的具体方法为：
12、将步骤2得到的单比特单频信号采用低精度fft蝶形运算，即单比特单频信号经过多次迭代得到频谱序列，在每一次迭代过程中，对所有乘性因子进行低比特量化，经过一次迭代后，删去末几位比特以减小每一个序列位的比特数，完成迭代后，得到fft频谱序列，通过查找频谱序列中模值最大值，得到chirp对应的符号值，即为频谱序列中模值最大值处索引值。
13、本专利技术还提供了一种基于单比特量化的chirp扩频解调系统，包括以下模块：
14、信号接收模块：用于接收端接收外界发来的chirp扩频调制信号；
15、单比特量化模块：用于在接收端完成采样信号的量化存储；
16、单比特去啁啾模块：用于将单比特量化信号进行单比特去啁啾操作，得到单比特单频信号；
17、低精度fft模块：用于将单比特单频信号进行低精度fft运算，得到fft序列，并通过查找fft序列中的模值最大值，得到符号值。
18、与现有技术相比，本专利技术具有如下优势：
19、1.传统的chirp调制解调系统一般应用于信噪比极低的场景，接收端为了使接收信号恰好与量化量程匹配，需要自动增益控制(agc)模块的调整，但是由于噪声能量远大于信号能量，agc模块的增益控制较不稳定，在接收信号的量化过程中，高精度量化需要模数转换器(adc)来实现模拟信号到数字信号的映射；本专利技术不需要agc和adc来实现接收信号的量化存储，直接通过比较器实现单比特量化，避免了噪声对于agc和adc模块应用的干扰，同时降低系统能耗。
20、2.本专利技术中，单比特量化信号与单比特去啁啾信号逐位相乘得到去啁啾单频信号。传统接收机接收的chirp调制信号需通过去啁啾操作将对应信号转变为单频信号，此处亦将去啁啾信号量化为单比特信号，使之与单比特量化信号逐位相乘，由于信号各位均为单比特，则两者之间的乘法运算可进一步映射成异或运算，提升运算效率。
21、3.低精度fft运算过程中，每一次蝶形运算迭代的乘性因子都进行低精度量化，进一步降低运算开销，提升系统效率，但是每一次迭代中生成的新节点是由两个节点经过乘性因子加权得到的，所以需要额外引入比特来表示输出节点，因此每经过一次迭代，输出节点的比特数亦会随之增加，随着迭代次数的增加，每一个节点的比特数也随之增加，设置比特数的阈值，防止占用过大内存空间，此方法具有更高效的性能。
22、综上，本专利技术通过单比特量化和低精度fft对chirp调制信号进行接收处理，能够在不需要agc和adc模块的情况下，实现更低的硬件部署开销，提升运算效率，具有创新性，对chirp扩频调制系统设计提供了一种硬件实现思路。
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1.一种基于单比特量化的chirp扩频解调方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于单比特量化的chirp扩频解调方法，其特征在于：所述步骤1的具体方法为：
3.根据权利要求1所述的一种基于单比特量化的chirp扩频解调方法，其特征在于：所述步骤2的具体方法为：
4.根据权利要求1所述的一种基于单比特量化的chirp扩频解调方法，其特征在于：所述步骤3的具体方法为：
5.一种基于单比特量化的chirp扩频解调系统，其特征在于：包括以下模块：
【技术特征摘要】
1.一种基于单比特量化的chirp扩频解调方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于单比特量化的chirp扩频解调方法，其特征在于：所述步骤1的具体方法为：
3.根据权利要求1所述的一种基于单比特量化的chir...
【专利技术属性】
技术研发人员：马建鹏，叶宇皓，王晓波，张顺，何先灯，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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