[发明专利]基于G3-PLC芯片和射频模块的无线自组网跳频电台

权利要求书

1.一种基于G3-PLC芯片和软件射频模块的MESH无线自组网跳频电台，包括G3-PLC芯片和软件射频模块，其特征在于：所述G3-PLC芯片的收发基带数字信号与软件射频模块相连，软件射频模块由可编程SOC，宽带射频调制解调器AD9371和天线组成，其中可编程SOC包含有ARM处理器和FPGA信号处理单元，完成无线射频信号的频率同步、帧检测和高速宽频域跳频控制，宽带射频调制解调器AD9371由可编程SOC的跳频算法控制，在100MHZ频域范围内进行高速数字化的跳频；

无线射频信号的频率同步具体如下：

基于G3-PLC的帧结构基础上，G3-PLC的帧结构由前导组成，每个前导含有8个相同的同步头(SYNCP),每个SYNCP含有256个样本，样本的采样频率为1.2MSPS；

在300MHz的射频上，在一个SYNCP上的接收机的最大相位变化为：

2π·300·10⁶·2·10^-6·256/(1.2·10⁶)＝0.2π；

由于最大相位变化小于pi,根据前导信号的重复性特点：

s(n)＝s(n+256),n＝0,1…,1791

其中s(n)为G3-PLC的发射复信号，采用差分相关法估计收发端之间的频率偏差f_e，在接收端前导段的接收信号为

r(n)＝s(n)*exp(j*2π*f_e*n*T)+w(n),n＝0,1…,1791

其中exp(j*2π*f_e*n*T)为由频偏f_e产生复数单音，w(n)为白噪声，T为采样周期；

频率偏差f_e的估计值可由下列公式算出

在获得后，接收信号r(n)上的频率偏差可以由下列公式移除

N为整个G3-PLC帧的长度，u(n)是频率同步后的OFDM信号。

2.如权利要求1的基于G3-PLC芯片和软件射频模块的MESH无线自组网跳频电台，其特征在于：所述可编程SOC为XILINX的ZYNQ-7000SOC。

3.如权利要求2的基于G3-PLC芯片和软件射频模块的MESH无线自组网跳频电台，其特征在于：帧检测具体如下：

利用发射信号在帧前导部分的重复特征：

s(n+512)＝s(n),n＝0,1…,1535

其中s(n)为G3-PLC的发射复信号；

差分相关帧检测法为：

其中G(n)是用于信号检测的时间函数，当

G(n)α·P_n

时，信号被检测到，这个样本点n为信号到达的时间； 其中P_n为噪声功率，α为检测门限。

4.如权利要求1的基于G3-PLC芯片和软件射频模块的MESH无线自组网跳频电台，其特征在于：宽频域跳频具体如下：

在FPGA内，基带信号被随机搬移到中频f_i上：

s_i(k)＝s(k)*exp(j*2π*f_i*k*T_s)，k＝0,1,…256*N-1

其中s_i(k)为中频调制后的中频信号，exp(j*2π*f_i*k*T_s)为用以中频调制的复数单音信号，Ts＝3.3ns为中频采样周期； 由于中频采样频率307.2MSPS是G3-PLC的OFDM基带采样频率1.2MSPS的256倍，而OFDM一帧的基带长度为N，那么中频采样的长度k＝0,1,…256*N-1；

f_i为小于100MHz的任意随机正整数：

f_i＝100·10⁶*RandomN

其中RandomN是一个(0，1]内的均匀分布的随机数，由FPGA按照调频电台的同步要求产生。