[發明專利]BPSK解調過程中觀測空間的劃分方法

有效

• 申請號: 201710513432.6
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN107317777B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 張高遠;孫力帆;王龍業;廖潤發;宋梁;曾曉莉;文紅;唐杰;王丹;謝萍;吳紅海;王斐;冀保峰;鄭國強;黃利鵬;劉葉;秦麗明;汪莎莎;朱子龍
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: H04L27/00
• 分類號: H04L27/00;H04L27/233
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 宋晨煒

BPSK解調過程中觀測空間的劃分方法，所述觀測空間為BPSK信號星座圖所顯示的復平面，包括以下步驟：步驟一、將整個觀測空間按照逆時針方向均勻劃分為個扇形的觀測域，其中為大于4的任意有限正偶數，用于表征觀測域的個數；步驟二、使第一個觀測域的角平分線與實軸的正半軸重合；步驟三、將每個觀測域的角平分線的角度值確立為該觀測域的觀測量。BPSK解調過程中觀測空間的劃分方法的應用，適用于IEEE802.15.4協議中的非相干BPSK接收機。本發明提供一種BPSK解調過程中觀測空間的劃分方法及其在IEEE802.15.4協議中的應用，通過對觀測空間進行合理劃分提高信息傳輸過程的可靠性，當劃分出的觀測域越多可靠性越高，合理選擇觀測域的數量還能夠實現低能耗的信號傳輸。

技術領域

本發明涉及通信信號波形檢測和統計估計技術領域，具體的說是BPSK解調過程中觀測空間的劃分方法及應用。

背景技術

作為物聯網接入網技術的熱點之一，低功耗短距離物聯網涵蓋多種不同網絡類型，低速率無線個域網(Low-rate Wireless Personal Area Network，LR-WPAN)便是其中最為重要一類。當前，LR-WPAN的具體實現手段層出不窮，呈現多樣化發展態勢(有Zigbee、6LowPAN和Thread等七種之多)，應用領域也極為廣泛，但它們在感知層都采用統一架構，即IEEE 802.15.4協議。IEEE 802.15.4協議描述了LR-WPAN的物理層和媒體接入控制協議。其最初工作在868/915MHz、2.4GHz的ISM頻段上，數據傳輸速率最高可達250kbps。低功耗、低成本的優點使它在遠程控制精作農業自動化、環境保護和監測、智能家居、智能電網和軍事等眾多領域獲得了廣泛應用。在2011年公布的最新標準中，又加入了314–316MHz,430–434MHz,779–787MHz和950–956MHz工作頻段。

在IEEE 802.15.4協議中，BPSK是特別常用的一種調制方式。如圖1所示，IEEE802.15.4協議在不同載波頻段上采用不同調制方式，并擁有不同數據傳輸速率。如圖2所示，在868/915/950-MHz頻段上，信號處理過程相同。發送方首先將物理層數據協議單元(PPDU)的二進制數據差分編碼，然后再將差分編碼后的每一以位轉換為長度為15的片序列，最后使用BPSK調制到信道上。差分編碼是將數據的每一個原始比特與前一個差分編碼生成的比特進行異或運算：其中E_n是差分編碼的結果，R_n為要編碼的原始比特，E_n-1是上一次差分編碼的結果。對每個發送的數據包，R₁是第一個原始比特，計算E₁時假定E₀＝0。差分解碼過程與編碼過程類似：對每個接收到的數據包，E₁為第一個需要解碼的比特，計算E₁時假定E₀＝0。如圖3所示，差分編碼后的每個比特被轉換為長度為15的片序列。

如圖4所示，IEEE 802.15.4協議物理層數據幀結構的第一個字段是4個字節共計32位的全零前導碼，收發器在接收前導碼期間，會根據前導碼序列的特征完成片同步和符號同步。幀起始分隔符(SFD)字段長度為一個字節，其值固定為0xA7，表示為一個物理幀的開始，收發器接收完成前導碼后只能做到數據的位同步，通過搜索SFD字段的值0xA7才能同步到字節上。幀長度由一個字節的低7位表示，其值就是物理幀負載的長度，因此物理幀負載的長度不會超過127個字節。物理幀的負載長度可變，稱之為物理層服務數據單元(PSDU)，一般用來承載MAC幀。