專利名稱：一種短程無線網(wǎng)絡(luò)中實(shí)時偵聽載波信號的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種短程無線網(wǎng)絡(luò)中實(shí)時偵聽載波信號的方法，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在基于帶沖突避免的載波偵聽多址的通信協(xié)議中，一般采用實(shí)時偵聽載波信號的機(jī)制來偵聽信道，以減少與無線網(wǎng)絡(luò)中同類信號的沖突。通過對信道中同類信號的檢測，來判斷信道是否被占用，以避免與無線網(wǎng)絡(luò)中正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)發(fā)生沖突，達(dá)到提高網(wǎng)絡(luò)效率的目的。在基于帶沖突避免的載波偵聽多址的通信協(xié)議中，實(shí)時偵聽載波信號對網(wǎng)絡(luò)通信非常重要。
在實(shí)時偵聽載波信號中，偵聽過程就是檢測信號過程。可以利用信號的調(diào)制特性來完成檢測。傳統(tǒng)的實(shí)時偵聽載波信號方法是通過解調(diào)方式來完成的，將接收到的信號解調(diào)，判斷是否為此協(xié)議規(guī)定的信號。為了保證解調(diào)的準(zhǔn)確性能，在數(shù)字域?qū)邮招盘栠M(jìn)行處理時，一般需要2倍信號帶寬以上的采樣率對接收信號進(jìn)行采樣，以防止接收信號在數(shù)字接收時產(chǎn)生失真，從而影響解調(diào)性能。此外，為了能夠良好的解調(diào)，系統(tǒng)又必須對接收信號進(jìn)行時間和頻率上的同步與估計(jì)，這樣又加大了實(shí)時偵聽載波信號的計(jì)算量，導(dǎo)致了功耗的大幅度提高。
另外，大部分通信協(xié)議對完成實(shí)時偵聽載波信號的時間都有嚴(yán)格的規(guī)定，而傳統(tǒng)的基于解調(diào)來實(shí)現(xiàn)實(shí)時偵聽載波信號的方法必須接收到基帶發(fā)射信號的前同步頭，才能完成同步，解調(diào)，判斷信道是否空閑，從而導(dǎo)致了偵聽的實(shí)時性下降，同時也很難滿足通信協(xié)議對實(shí)時偵聽載波信號時間的要求。
為了能夠?qū)臄?shù)據(jù)包任何位置起接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時偵聽載波信號，并且降低常規(guī)偵聽方法中的復(fù)雜度，需要設(shè)計(jì)新的實(shí)時偵聽載波信號算法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種短程無線網(wǎng)絡(luò)中實(shí)時偵聽載波信號的方法，在滿足性能的前提下，解決實(shí)時偵聽載波信號方法的復(fù)雜度問題。在實(shí)時偵聽載波信號的方法中，利用以最小頻移鍵控方式調(diào)制的信號的相位相對位置特性，得到當(dāng)前信道中是否存在以最小頻移鍵控方式調(diào)制的信號的估計(jì)。
本發(fā)明提出的短程無線網(wǎng)絡(luò)中實(shí)時偵聽載波信號的方法，包括以下各步驟(1)接收短程無線網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送端發(fā)出的射頻信號，進(jìn)行下變頻，得到基帶2倍采樣接收信號；
(2)從上述接收信號中的任意采樣點(diǎn)開始，以整數(shù)倍碼片周期為間隔，讀取兩段任意長度的接收信號；(3)對上述第一段接收信號中的每個采樣點(diǎn)取共軛，再與第二段接收信號中的相應(yīng)采樣點(diǎn)相乘，得到第一組序列，再對第一組序列中的每個值分別乘以 得到第二組序列；(4)分別對上述兩組序列中的每個值進(jìn)行移相操作，得到第三、第四組序列；(5)分別對上述移相后的第三、第四組序列中的值進(jìn)行累加，并計(jì)算兩個累加值的平方值，取其中較大的平方值作為判決值；(6)分別計(jì)算上述步驟(2)的兩段接收信號中所有采樣點(diǎn)的幅度的平方值后再累加，將得到的兩個累加值相乘，得到兩段接收信號的總能量統(tǒng)計(jì)值；(7)計(jì)算上述判決值與上述總能量統(tǒng)計(jì)值的比值，若該比值大于域值Y，則有載波信號，若小于或等于域值Y，則無載波信號，其中0.5≤Y≤0.7。
上述方法中，對兩組序列中的每個值進(jìn)行移相操作的過程為根據(jù)兩組序列中每個值的實(shí)部和虛部的正、負(fù)符號，進(jìn)行移相，若該值的實(shí)部和虛部同為正，則將原值作為移相后的值；若該值的實(shí)部為負(fù)、虛部為正，則將該值的實(shí)部和虛部各取絕對值，再將實(shí)部和虛部互相交換，得到移相后的值；若該值的實(shí)部和虛部同為負(fù)，則各取該值的實(shí)部和虛部的絕對值，作為移相后的值；分別取映射后相關(guān)值的實(shí)部和虛部為映射前相關(guān)值的實(shí)部和虛部的絕對值；若該值的實(shí)部為正、虛部為負(fù)，則將該值的實(shí)部和虛部各取絕對值，再將實(shí)部和虛部互相交換，得到移相后的值。
本發(fā)明提出的短程無線網(wǎng)絡(luò)中實(shí)時偵聽載波信號的方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明利用了信號的調(diào)制特性來檢測以最小頻移鍵控方式調(diào)制的信號，不用對接收信號解調(diào)就可以完成實(shí)時偵聽載波信號，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度。
(2)本發(fā)明中實(shí)時監(jiān)聽載波信號的算法可以從接收數(shù)據(jù)的任何位置開始，，不需要時間和載波的同步與估計(jì)，降低了算法的復(fù)雜度，提高了算法對系統(tǒng)環(huán)境的魯棒性。
(3)本發(fā)明中的移相操作結(jié)合硬件的實(shí)際操作問題，可將傳統(tǒng)的移相所需要的復(fù)數(shù)乘法操作，變成簡單的符號判斷和交換操作來實(shí)現(xiàn)，很大程度的減少了計(jì)算量；(4)本發(fā)明方法不受載波頻率偏移大小的影響，降低了算法對系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的要求，減少了算法的計(jì)算量。


圖1是本發(fā)明方法的原理示意圖。
圖2是本發(fā)明方法中2倍采樣接收信號的波形及兩種可能的采樣位置。
具體實(shí)施方法本發(fā)明提出的短程無線網(wǎng)絡(luò)中實(shí)時偵聽載波信號的方法，首先接收短程無線網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送端發(fā)出的射頻信號，進(jìn)行下變頻，得到基帶2倍采樣接收信號；從接收信號中的任意采樣點(diǎn)開始，以整數(shù)倍碼片周期為間隔，讀取兩段任意長度的接收信號；對第一段接收信號中的每個采樣點(diǎn)取共軛，再與第二段接收信號中的相應(yīng)采樣點(diǎn)相乘，得到第一組序列，再對第一組序列中的每個值分別乘以 得到第二組序列；分別對兩組序列中的每個值進(jìn)行移相操作，得到第三、第四組序列；分別對移相后的第三、第四組序列中的值分別進(jìn)行累加，分別計(jì)算兩個累加值的平方值，取其中較大的平方值作為判決值；分別計(jì)算上述兩段接收信號中所有采樣點(diǎn)的幅度的平方值后再累加，將得到的兩個累加值相乘，得到兩段接收信號的總能量統(tǒng)計(jì)值；計(jì)算判決值與總能量統(tǒng)計(jì)值的比值，若該比值大于域值Y，則有載波信號，若小于或等于域值Y，則無載波信號，其中0.5≤Y≤0.7。
上述實(shí)時偵聽載波信號的方法中，對兩組序列中的每個值進(jìn)行移相操作的過程為根據(jù)兩組序列中每個值的實(shí)部和虛部的正、負(fù)符號，進(jìn)行移相，若該值的實(shí)部和虛部同為正，則將原值作為移相后的值；若該值的實(shí)部為負(fù)、虛部為正，則將該值的實(shí)部和虛部各取絕對值，再將實(shí)部和虛部互相交換，得到移相后的值；若該值的實(shí)部和虛部同為負(fù)，則各取該值的實(shí)部和虛部的絕對值，作為移相后的值；分別取映射后相關(guān)值的實(shí)部和虛部為映射前相關(guān)值的實(shí)部和虛部的絕對值；若該值的實(shí)部為正、虛部為負(fù)，則將該值的實(shí)部和虛部各取絕對值，再將實(shí)部和虛部互相交換，得到移相后的值。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明的一個實(shí)施例基于IEEE 802.15.4b標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，發(fā)射信號采用最小相移健控調(diào)制方式，這樣發(fā)射信號的相位隨著時間是連續(xù)變化的，避免了相位突變，降低了信號帶寬以外的頻率響應(yīng)，并且調(diào)制后的復(fù)數(shù)信號模值恒為1，可以表示為Si=ejθi,]]>即本地?cái)U(kuò)頻序列只與相位有關(guān)系。表示成復(fù)數(shù)信號如圖2所示，其中的I路表示復(fù)數(shù)信號的實(shí)部，Q路表示復(fù)數(shù)信號的虛部。因此復(fù)數(shù)信號的相位就表示了信號實(shí)部與虛部的相對關(guān)系。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)確定的調(diào)制方案，接收短程無線網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送端發(fā)出的射頻信號，進(jìn)行下變頻處理后，經(jīng)過2倍采樣得到基帶接收信號，從圖1(a)和圖2可以看出，2倍采樣信號的采樣點(diǎn)可以分為兩組采樣位置，1位置采樣點(diǎn)(用○表示)和2位置采樣點(diǎn)(用△表示)。對于1位置的采樣點(diǎn)只有0，π/2，π，3π/2四種相位；對于2采樣位置的采樣點(diǎn)只有π/4，3π/4，5π/4，7π/4四種相位。而且對于每組采樣位置的采樣點(diǎn)，它們之間的相位互相轉(zhuǎn)換關(guān)系只有1，-1，I，-I四種可能。
因?yàn)橛脕碜銮昂笙嚓P(guān)的接收信號是從2倍采樣的接收信號中相隔整數(shù)倍碼片周期讀取的兩段任意長度的接收信號，記為S1和S2。這里在802.15.4b系統(tǒng)中可選擇兩段數(shù)據(jù)的間隔和兩段數(shù)據(jù)的長度都為一個擴(kuò)頻序列周期。所以在對這兩段信號做對應(yīng)點(diǎn)共軛相乘時可以保證兩個采樣位置的采樣點(diǎn)各自對應(yīng)。對這兩段接收信號做前后共軛相乘，得到第一組序列ri＝si·si+L′ i＝1，2，…，L其中ri為第一組序列中的值，si為2倍采樣基帶接收信號的采樣點(diǎn)，L為一個擴(kuò)頻序列周期內(nèi)的采樣點(diǎn)個數(shù)。
這時得到的第一組序列的值的相位只有0，π/2，π，3π/2四種，如圖1(b)所示。
再對第一組序列的每個相關(guān)值分別乘以

將其相位統(tǒng)一逆時針旋轉(zhuǎn)45度，得到第二組序列，其相位只有π/4，3π/4，5π/4，7π/4四種值，如圖1(c)所示。
然后分別對上面兩組序列的每個值做移相操作，首先判斷兩組序列中每個值實(shí)部和虛部的符號，然后根據(jù)判斷的結(jié)果按表1規(guī)則進(jìn)行加權(quán)移相，將每個相關(guān)值相位都搬移到第一象限，得到第三和第四組序列，如圖1(d)和(e)所示。
再分別對第三和第四組序列分別累加，然后分別對累加值求平方，比較兩者大小，選擇較大的值作為接收信號相關(guān)值的統(tǒng)計(jì)值，記為R。
然后分別計(jì)算前面讀取的兩段接收信號幅度的平方值后再累加，將得到的兩個累加值相乘，得到兩段接收信號的總能量統(tǒng)計(jì)值，記為P。
P=Σi=1L(si′si)Σi=1L(si+L′si+L)]]>最后，計(jì)算上述兩個統(tǒng)計(jì)量的比值R/P，若該比值大于域值Y，則有載波信號，若小于或等于域值Y，則無載波信號，其中0.5≤Y≤0.7。
表1硬件實(shí)現(xiàn)的位操作與相位判斷參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系表

權(quán)利要求
1.一種短程無線網(wǎng)絡(luò)中實(shí)時偵聽載波信號的方法，其特征在于該方法包括以下各步驟(1)接收短程無線網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送端發(fā)出的射頻信號，進(jìn)行下變頻，得到基帶2倍采樣接收信號；(2)從上述接收信號中的任意采樣點(diǎn)開始，以整數(shù)倍碼片周期為間隔，讀取兩段任意長度的接收信號；(3)對上述第一段接收信號中的每個采樣點(diǎn)取共軛，再與第二段接收信號中的相應(yīng)采樣點(diǎn)相乘，得到第一組序列，再對第一組序列中的每個值分別乘以 得到第二組序列；(4)分別對上述兩組序列中的每個值進(jìn)行移相操作，得到第三、第四組序列；(5)分別對上述移相后的第三、第四組序列中的值進(jìn)行累加，并計(jì)算兩個累加值的平方值，取其中較大的平方值作為判決值；(6)分別計(jì)算上述步驟(2)的兩段接收信號中所有采樣點(diǎn)的幅度的平方值后再累加，將得到的兩個累加值相乘，得到兩段接收信號的總能量統(tǒng)計(jì)值；(7)計(jì)算上述判決值與上述總能量統(tǒng)計(jì)值的比值，若該比值大于域值Y，則有載波信號，若小于或等于域值Y，則無載波信號，其中0.5≤Y≤0.7。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的對兩組序列中的每個值進(jìn)行移相操作的過程為根據(jù)兩組序列中每個值的實(shí)部和虛部的正、負(fù)符號，進(jìn)行移相，若該值的實(shí)部和虛部同為正，則將原值作為移相后的值；若該值的實(shí)部為負(fù)、虛部為正，則將該值的實(shí)部和虛部各取絕對值，再將實(shí)部和虛部互相交換，得到移相后的值；若該值的實(shí)部和虛部同為負(fù)，則各取該值的實(shí)部和虛部的絕對值，作為移相后的值；分別取映射后相關(guān)值的實(shí)部和虛部為映射前相關(guān)值的實(shí)部和虛部的絕對值；若該值的實(shí)部為正、虛部為負(fù)，則將該值的實(shí)部和虛部各取絕對值，再將實(shí)部和虛部互相交換，得到移相后的值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種短程無線網(wǎng)絡(luò)中實(shí)時偵聽載波信號的方法，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。首先對兩段基帶2倍采樣接收信號做前后對應(yīng)點(diǎn)共軛相乘運(yùn)算得到第一組序列，再對此序列的每個值乘以e
文檔編號H04L27/14GK1822579SQ20061006645
公開日2006年8月23日 申請日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者張良, 趙國棟, 楊晨陽, 胡志建, 酈亮 申請人:北京威訊紫晶科技有限公司