[发明专利]BPSK解调过程中观测空间的划分方法

说明书

BPSK解调过程中观测空间的划分方法，所述观测空间为BPSK信号星座图所显示的复平面，包括以下步骤：步骤一、将整个观测空间按照逆时针方向均匀划分为个扇形的观测域，其中为大于4的任意有限正偶数，用于表征观测域的个数；步骤二、使第一个观测域的角平分线与实轴的正半轴重合；步骤三、将每个观测域的角平分线的角度值确立为该观测域的观测量。BPSK解调过程中观测空间的划分方法的应用，适用于IEEE802.15.4协议中的非相干BPSK接收机。本发明提供一种BPSK解调过程中观测空间的划分方法及其在IEEE802.15.4协议中的应用，通过对观测空间进行合理划分提高信息传输过程的可靠性，当划分出的观测域越多可靠性越高，合理选择观测域的数量还能够实现低能耗的信号传输。

技术领域

本发明涉及通信信号波形检测和统计估计技术领域，具体的说是BPSK解调过程中观测空间的划分方法及应用。

背景技术

作为物联网接入网技术的热点之一，低功耗短距离物联网涵盖多种不同网络类型，低速率无线个域网(Low-rate Wireless Personal Area Network，LR-WPAN)便是其中最为重要一类。当前，LR-WPAN的具体实现手段层出不穷，呈现多样化发展态势(有Zigbee、6LowPAN和Thread等七种之多)，应用领域也极为广泛，但它们在感知层都采用统一架构，即IEEE 802.15.4协议。IEEE 802.15.4协议描述了LR-WPAN的物理层和媒体接入控制协议。其最初工作在868/915MHz、2.4GHz的ISM频段上，数据传输速率最高可达250kbps。低功耗、低成本的优点使它在远程控制精作农业自动化、环境保护和监测、智能家居、智能电网和军事等众多领域获得了广泛应用。在2011年公布的最新标准中，又加入了314–316MHz,430–434MHz,779–787MHz和950–956MHz工作频段。

在IEEE 802.15.4协议中，BPSK是特别常用的一种调制方式。如图1所示，IEEE802.15.4协议在不同载波频段上采用不同调制方式，并拥有不同数据传输速率。如图2所示，在868/915/950-MHz频段上，信号处理过程相同。发送方首先将物理层数据协议单元(PPDU)的二进制数据差分编码，然后再将差分编码后的每一以位转换为长度为15的片序列，最后使用BPSK调制到信道上。差分编码是将数据的每一个原始比特与前一个差分编码生成的比特进行异或运算：其中E_n是差分编码的结果，R_n为要编码的原始比特，E_n-1是上一次差分编码的结果。对每个发送的数据包，R₁是第一个原始比特，计算E₁时假定E₀＝0。差分解码过程与编码过程类似：对每个接收到的数据包，E₁为第一个需要解码的比特，计算E₁时假定E₀＝0。如图3所示，差分编码后的每个比特被转换为长度为15的片序列。

如图4所示，IEEE 802.15.4协议物理层数据帧结构的第一个字段是4个字节共计32位的全零前导码，收发器在接收前导码期间，会根据前导码序列的特征完成片同步和符号同步。帧起始分隔符(SFD)字段长度为一个字节，其值固定为0xA7，表示为一个物理帧的开始，收发器接收完成前导码后只能做到数据的位同步，通过搜索SFD字段的值0xA7才能同步到字节上。帧长度由一个字节的低7位表示，其值就是物理帧负载的长度，因此物理帧负载的长度不会超过127个字节。物理帧的负载长度可变，称之为物理层服务数据单元(PSDU)，一般用来承载MAC帧。