[发明专利]实现无线传感器网络2.4GHz数字基带信号解调方法

说明书

技术领域

本发明属于无线传感器网络的信号处理技术领域，具体涉及一种实现无线传感网络2.4GHz数字基带信号解调方法。

背景技术

近年来，随着低成本无线通信系统芯片技术的发展，无线传感器网络获得了越来越广泛的应用，而相应的802.15.4协议规定其2.4GHz物理层采用直接序列扩频和半正弦成型的O-QPSK调制方式，发送端发送数据时，物理帧的数据按照每字节先低4位后高4位的顺序划分为两个符号，其符号种类共计16种，然后按照直接序列扩频的方式扩频调制，每种符号调制成扩频码，在对扩频码调制转换后，进行O-QPSK调制，再对调制后的扩频O-QPSK信号进行半正弦成型，并将Q路信号延后半个码片时长，即可得到协议信号基带波形。而接收端接收数据时，即将降采样复数信号流进行解调得到符号对应的扩频码，再对其进行O-QPSK解调，得到对应的符号，由此最终得到先低4位后高4位的字节流数据。

上述过程在接收端的降采样复数采样信号流的第k个采样点复数信号r_k为：

其中θ_k表示第k个采样点的相位，k是大于等于0的整数，ω₀表示频率偏移，φ表示相偏，T表示码片周期，n_k代表第k个采样点的单位功率的加性高斯白噪声，N₀和E_S分别代表噪声和信号的功率。

目前针对降采样复数采样信号的O-QPSK解调实现方案主要为采用逐码片的相干解调、零中频过零检测、角度解调以及块解调。而逐码片的相干解调虽然解调效果最好，但是要做频偏恢复和相偏恢复，复杂度高，而且性能受到残留频偏和相偏的严重影响，特别是对频偏恢复和相偏恢复的影响敏感，带来解调效果差的缺点，而逐码片的零中频过零检测、角度解调以及块解调这些解调方式在解调效果方面差。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种实现无线传感网络2.4GHz数字基带信号解调方法，克服了以往的解调思路基本上都是逐码片进行解调带来的解调效果差的缺点，同时也克服了逐码片的相干解调复杂度高和对频偏恢复和相偏恢复的影响敏感带来解调效果差的缺点，而直接对扩频的符号进行最大似然估计和解调，解调效果好且不会由于敏感而受外界影响。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种实现无线传感网络2.4GHz数字基带信号解调方法，步骤如下：

步骤1：在同步时钟信号的驱动下，输入复数采样信号进入共轭延时相乘模块，该共轭延时相乘模块对输入的复数采样信号先通过降采样的方式来获得降采样复数采样信号流，然后按照K值从小到大的顺序，依次逐一对第K个降采样复数采样信号r_k延迟一个时钟周期后得到对应的延迟降采样复数采样信号，也即第K+1个降采样复数采样信号r_k+1，随即对所得的第K+1个降采样复数采样信号r_k+1取共轭后，再将共轭后的第K+1个降采样复数采样信号r_k+1和其对应的第K个降采样复数采样信号r_k相乘，得到信号，这样信号按照K值的从小到大的顺序组成了信号流，其中第K个降采样复数采样信号r_k的表达式为：

其中θ_k表示第k个降采样复数采样信号的相位，k是大于等于0的整数，ω₀表示降采样复数采样信号的频率偏移，φ表示降采样复数采样信号的相偏，T表示码片周期，n_k代表第k个降采样复数采样信号的单位功率的加性高斯白噪声，N₀和E_S分别代表噪声和信号的功率；

步骤2：共轭延时相乘模块先按照K值的从小到大的顺序，将信号流中从信号到的每个信号，从右到左地送入包括32个寄存器的一维移位数据寄存器链A中对应的一个寄存器中，然后再按照K值的从小到大的顺序，从开始，每经过一个时钟周期，数据将信号流中的每个信号移入一维移位数据寄存器链A的最左侧的寄存器中，一维移位数据寄存器链A的每个寄存器中原有的信号均向右移动至相邻的寄存器，而一维移位数据寄存器链A的最右侧寄存器的原有的信号被移除，其中第K个降采样复数采样信号r_k的表达式为：