[发明专利]基于EBPSK调制峰值能量猝发通信实现方法

说明书

一种基于EBPSK调制峰值能量猝发通信实现方法，其发射机采用简化的扩展二元相移键控（EBPSK）调制；其接收机采用基于冲击滤波器的快速同步解调，包括一数字冲击滤波器，所述数字冲击滤波器连接预处理器，所述预处理器连接归零码判决器，所述归零码判决器连接时延计算模块，所述时延计算模块和所述预处理器均连接到可变延时器，所述可变延时器连接一积分判决器，所述积分判决器连接帧处理器；另外，所述归零码判决器还连接一时钟发生器，所述时钟发生器也连接到所述积分判决器。本方法可在亚毫秒级时间完成小数据包的高速猝发传输。

技术领域

本发明涉及利用接收信号在建立过程中的瞬态峰值能量传输短数据或小数据包的极高速猝发通信方法，属于数字通信和无线传感器网络技术领域。

背景技术

1、传感网与猝发通信

无线传感器网络(WSN：Wireless Sensor Network)是物联网的重要支撑，通常是由大量在空间上分布的自动装置以自组织形式构成的多跳数据通信网络，借以将监测数据传送到接收中心进行处理。WSN的节点除配备一个或多个传感器外，还装备了无线电收发信机和微控制器，尺寸和成本取决于WSN的规模及单个传感器节点的复杂度。通常这种WSN节点要靠微型电池来供电，其存活时间主要受限于电池的寿命，故节能对于延长WSN节点的使用寿命至关重要，也更符合当今追求节能减排、绿色环保的发展要求。

由于无线电发射机是WSN节点中耗能的主要模块，故千方百计地缩短发射机的工作时间，可以有效地延长WSN节点的工作时限，并减少对于其它WSN节点和整个传感网络的干扰，从而提高整个无线传感器网络的容量。因此，WSN希望各节点能够在尽可能短的“猝发”时段内完成数据的传输。

另外，有专家在分析了国外高频(HF)频段的侦察、干扰技术对抗干扰通信的影响后指出：窄带信号长度小于50ms就不易被截获，小于110ms就不易被定向/定位。而对甚高频/超高频(VHF/UHF)频段，信号长度还应更短。因此，抗干扰、抗截获的猝发通信最好在10ms量级内完成信息传输，这自然希望或要求在通信信号的持续瞬间有尽可能高效的调制/传输效率。

2、简化的扩展二元相移键控调制

1)频谱利用率与能量利用率

高速增长的宽带无线业务需求对无线通信提出了越来越高的要求，直接导致了空中的无线电频率越来越拥挤，最大限度地压缩无线传输频谱具有重要的实际意义和直接的经济效益。数字通信系统的频谱利用率，可用单位频带内能够传输的数码率(以bps/Hz表示，但严格地说，应该是扣除信道编码后的信息速率或“净”码率)来考核，主要取决于把二进制数据码流调制成发送频段模拟载波时所占的频带宽度。

无线通信系统的能量利用率，可直接用为达到所需技术指标或为完成给定任务功能所需的发射功率(W)来度量。但由于天线会引入额外的增益(无论是发射天线还是接收天线)且随天线的种类和形式而不同，故以接收信噪比(SNR)来考核更为合理与直接。

2)综合效率指标

频谱利用率和能量利用率是任何通信体制都必须面对的基本指标，但受经典的信道容量制约，二者难以两全，因此可用bps/Hz/SNR作为综合指标来更客观、更全面地评估。条件当然应该是在相同的信道条件、同样的误码率和相等的净码率下来比较。其内涵恰似追求“在单车道(带宽受限)开快车(传高码率)且尽量省油(节约发射功率)”。对于由大量传感器节点自组织而成的无线传感器网络，更是如此。因为不难想象，无论多么卓越的“交通规则”(组网协议)，也很难把一群低速费油的“老爷车”(码速低且能耗高的)组织成高效长寿的交通运输系统(传感器网络)。