[发明专利]一种低功耗蓝牙LE Coded PHY的数据包检测方法

说明书

本发明涉及无线通信技术领域，公开了一种低功耗蓝牙LE coded PHY的数据包检测方法。首先，接收信号采用过采样，在相位域，计算接收信号的相位差分序列与本地序列的相关值，观测该相关值的信号特征，检测数据包Preamble。当Preamble检测到之后，确定符号同步的采样点位置，根据此时的相位差分序列估计接收信号的频率偏移。频率偏移补偿之后，以符号同步采样点为基准采样信号，以符号速率采样信号，计算时域信号和本地信号的相关值，观测该相关值的信号特征，检测Access Address。Access Address检测到之后，获得Access Address的同步采样点位置，以此为基准，确定PDU的起始位置。仿真表明，高斯加性噪声信道下，本发明的数据包检测方法，在SNR＝3dB时，前导序列的检测概率为98％，Access Address的检测概率为98％。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种低功耗蓝牙LE Coded PHY的数据包检测方法。

背景技术

低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy,BLE)是一种短距离的无线通信技术；由于其可靠性、安全性、易用性、低成本和超低功耗等特点，成为医疗健康、智能设备和物联网等领域应用最广泛的技术之一。与经典蓝牙相比，低功耗蓝牙极大地降低了系统功耗，节省了系统成本。低功耗蓝牙工作在2.4～2.4835GHz非授权频段，共有40个无线信道，每个信道占用带宽2MHz，采用跳频技术提高了抗干扰性和可靠性；低功耗蓝牙无线通信物理层采用恒包络的高斯频移键控(GFSK)调制，简化了发射机的设计。

为了进一步扩大低功耗蓝牙的应用范围，2016年12月，蓝牙技术联盟(BluetoothSIG)颁布了Bluetooth 5技术标准。在Bluetooth 5的低功耗蓝牙技术中，加入了LE 2M PHY通信模式和LE Coded PHY通信模式[1]，提高了BLE的通信速率、扩展了BLE的通信距离。LECoded PHY采用1M Symbols/s的符号速率，对发射的信息数据进行了卷积编码，通过编码增益，改善接收机的灵敏度，使得BLE可以工作在更低的信噪比(SNR)；同样的发射功率下，接收机可以工作在更小的接收信号功率范围，从而扩大BLE的覆盖范围。同时要求，BLE接收机能够在较低的SNR下准确检测LE Coded PHY数据包，需要设计可靠的BLE Coded PHY数据包检测方法，有效地利用LE Coded PHY的数据包格式和信号特征。因此，数据包检测是LECoded PHY的关键技术之一。以下给出检索的相关文献：

[1]Bluetooth Core Specification v5.0,Bluetooth SIG,2016

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种低功耗蓝牙LE coded PHY的数据包检测方法。

为了解决上述问题，本发明的GFSK解调方法包括四个步骤：

步骤1：接收信号采用过采样，在相位域，计算接收信号的相位差分序列与本地序列的相关值，观测该相关值的信号特征，检测数据包Preamble。

复基带GFSK信号可以表示为

其中E_b是每比特信息的能量；T是符号周期；h是GFSK调制指数，BLE中0.45≤h≤0.55；α(k)是发射的数据符号，α(k)∈{-1，+1}是发射二进制信息序列的映射；q(t)是高斯脉冲的积分。

接收信号在nT_s时刻的采样值可以表示为

r(n)＝r(nT_s)＝As(nT_s)+N(nT_s) (3)