[發明專利]基于G3-PLC芯片和射頻模塊的無線自組網跳頻電臺

有效

• 申請號: 201811001943.0
• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN109194366B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 戴慶源
• 申請（專利權）人: 杭州波拓科技有限公司
• 主分類號: H04B1/715
• 分類號: H04B1/715;H04L27/26
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

1.一種基于G3-PLC芯片和軟件射頻模塊的MESH無線自組網跳頻電臺，包括G3-PLC芯片和軟件射頻模塊，其特征在于：所述G3-PLC芯片的收發基帶數字信號與軟件射頻模塊相連，軟件射頻模塊由可編程SOC，寬帶射頻調制解調器AD9371和天線組成，其中可編程SOC包含有ARM處理器和FPGA信號處理單元，完成無線射頻信號的頻率同步、幀檢測和高速寬頻域跳頻控制，寬帶射頻調制解調器AD9371由可編程SOC的跳頻算法控制，在100MHZ頻域范圍內進行高速數字化的跳頻；

無線射頻信號的頻率同步具體如下：

基于G3-PLC的幀結構基礎上，G3-PLC的幀結構由前導組成，每個前導含有8個相同的同步頭(SYNCP),每個SYNCP含有256個樣本，樣本的采樣頻率為1.2MSPS；

在300MHz的射頻上，在一個SYNCP上的接收機的最大相位變化為：

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

由于最大相位變化小于pi,根據前導信號的重復性特點：

s(n)＝s(n+256),n＝0,1…,1791

其中s(n)為G3-PLC的發射復信號，采用差分相關法估計收發端之間的頻率偏差f_e，在接收端前導段的接收信號為

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)為由頻偏f_e產生復數單音，w(n)為白噪聲，T為采樣周期；

頻率偏差f_e的估計值可由下列公式算出

在獲得后，接收信號r(n)上的頻率偏差可以由下列公式移除

N為整個G3-PLC幀的長度，u(n)是頻率同步后的OFDM信號。

2.如權利要求1的基于G3-PLC芯片和軟件射頻模塊的MESH無線自組網跳頻電臺，其特征在于：所述可編程SOC為XILINX的ZYNQ-7000SOC。

3.如權利要求2的基于G3-PLC芯片和軟件射頻模塊的MESH無線自組網跳頻電臺，其特征在于：幀檢測具體如下：

利用發射信號在幀前導部分的重復特征：

s(n+512)＝s(n),n＝0,1…,1535

其中s(n)為G3-PLC的發射復信號；

差分相關幀檢測法為：

其中G(n)是用于信號檢測的時間函數，當

G(n)α·P_n

時，信號被檢測到，這個樣本點n為信號到達的時間； 其中P_n為噪聲功率，α為檢測門限。

4.如權利要求1的基于G3-PLC芯片和軟件射頻模塊的MESH無線自組網跳頻電臺，其特征在于：寬頻域跳頻具體如下：

在FPGA內，基帶信號被隨機搬移到中頻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)為中頻調制后的中頻信號，exp(j*2π*f_i*k*T_s)為用以中頻調制的復數單音信號，Ts＝3.3ns為中頻采樣周期； 由于中頻采樣頻率307.2MSPS是G3-PLC的OFDM基帶采樣頻率1.2MSPS的256倍，而OFDM一幀的基帶長度為N，那么中頻采樣的長度k＝0,1,…256*N-1；

f_i為小于100MHz的任意隨機正整數：

f_i＝100·10⁶*RandomN

其中RandomN是一個(0，1]內的均勻分布的隨機數，由FPGA按照調頻電臺的同步要求產生。