[发明专利]多用户抗干扰同步方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种多用户抗干扰同步方法，同时也涉及相应的多用户抗干扰同步装置，属于无线通信技术领域。

背景技术

信号同步模块是无线通信系统中的基本功能模块。在接收机进入接收状态后，信号同步模块开始工作；信号同步模块通过对接收信号进行处理，判断空口接收到的信号是否是发送的数据包。

工作在2.4Ghz频段的ZigBee物理层采用IEEE802.15.4协议。ZigBee物理层每4个信息比特通过直接序列扩频(directsequencespreadspectrum：DSSS)技术映射为一个伪噪声(Pseudo-Noise：PN)序列，采用了半正弦脉冲成形的偏移四相相移键控(offsetquadraturephaseshiftkeying：OQPSK)的调制方式，映射关系如图1所示。

ZigBee的前导序列由符号“0000”对应的32比特的码片组成.为提高同步接收灵敏度，采用了重复编码的方式，即相应的码片重复8次后发送。使用重复编码增加冗余的方式编码效率低，同时由于前导序列过长，导致通信效率低下。

通常，同步是通过对接收到的前导序列(preamble)处理得到。前导序列通常具备特殊数据结构，在接收端的信号处理需要判断接收信号中是否存在这样的数据结构，采用的方式通常有自相关和互相关两种方式。

如图1所示，由于ZigBee的前导序列为已知序列(符号“0000”对应的码片)。可以根据接收机接收信号与本地已知的前导序列的互相关值，找寻每个码片的起始位置，同理可以根据接收序列与同步字的互相关值，找到数据帧的起始位置。

在传感网系统中，常见的组网协议有Leach、Leach-C等，当协议处于稳定状态时，为节省节点的能量，用户节点与簇节点(或Server)通信时一般采用TDMA的方式，每个用户节点在特定的时隙内与簇节点(或Server)通信，如图2所示。

假设环境中只有一个TDMA系统，则在该TDMA系统中，用户节点与簇节点(或Server)在相对应的时隙内通信时，其他用户节点不会对此次通信产生干扰，可以采用传统的重复编码的方式来提升用户节点与簇节点(或Server)的同步性能。在实际系统中，不能保证在该TDMA系统外没有其他用户节点在传输数据，用户节点与簇节点(或Server)通信时存在其他用户节点的干扰。同时，若时隙较长或时隙数较多时，簇节点(或Server)等待某个用户节点上报数据的时间过长，当某个用户节点检测到环境异常时，该用户节点希望能够在当前时隙(非该检测到异常的用户节点对应的时隙)内上报数据给簇节点(或Server)，此时当前时隙对应的节点也在传输数据，造成了用户间干扰。当用户间存在干扰时，传统的点对点的增强同步性能的算法性能将大幅度下降。多用户干扰模型如图3所示。

在无线通信系统中，为保证传输质量，对信号同步的灵敏度要求通常会远高于对数据部分的灵敏度要求。在现有技术中，提高信号同步灵敏度的主要方式是提高冗余度(重复编码)。为实现较好的接收同步，前导序列通常都较长。对于物联网应用的数据短包来说，这样的前导序列会带来很大的同步开销，降低了实际通信效率。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种多用户抗干扰同步方法。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种多用户抗干扰同步装置。

为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种多用户抗干扰同步方法，所使用的帧结构中包括前导序列与数据部分，其中所述前导序列具有自相关或互相关特性，使得在所述前导序列的信号幅度发生叠加的情况下可以找到同步点，所述前导序列采用幅度调制。

其中较优地，所述前导序列和所述数据部分采用不同调制对象。

其中较优地，所述前导序列采用On-off的调制方式。

其中较优地，所述前导序列采用PAM的调制方式。

其中较优地，所述数据部分采用相位调制。

一种多用户抗干扰同步装置，包括前导序列生成模块以及组帧模块，

所述前导序列生成模块接收已知序列并且采用幅度调制方式生成前导序列，发送给所述组帧模块。

其中较优地，所述前导序列生成模块采用On-off的调制方式生成所述前导序列。

其中较优地，所述前导序列生成模块采用PAM的调制方式生成所述前导序列。

其中较优地，还包括数据部分生成模块，

所述数据部分生成模块接收信息比特并且采用相位调制方式生成数据部分，发送给所述组帧模块。