[發明專利]一種Chirp調制信號的信道估計和均衡方法

有效

• 申請號: 201910865897.7
• 申請日: 2019-09-12
• 公開（公告）號: CN110572337B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 段紅光;鄭建宏;羅一靜;王月
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L25/03
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種Chirp調制信號的信道估計和均衡方法，屬于物聯網技術領域。在Chirp信號收發過程中，由于Chirp信號的調制特點，接收機接收到的信號幅度是固定的，使用自動增益(AGC)控制即可完成時域均衡處理，但這樣不方便對接收到的時域Chirp信號直接進行信道估計和均衡。因此在本發明中，將首先對收到的時域Chirp信號進行快速傅里葉變換，將時域Chirp信號變換到頻域進行信道估計和均衡，這有利于解決無線信道中的頻率選擇性衰落問題。

技術領域

本發明屬于物聯網技術領域，涉及一種Chirp調制信號的信道估計和均衡方法。

背景技術

調頻擴展頻譜(Chirp Spread Spectrum，CSS)是擴頻通信中一種重要的擴頻方式。Chirp信號在一個符號周期內瞬時頻率隨時間線性變化，具有良好的自相關特性，是一種典型的擴頻信號。由于Chirp信號脈沖壓縮對頻偏、多普勒頻移具有很強的免疫性，多徑分辨力高，發射信號的峰均功率比較小，并且CSS通信系統具有抗干擾能力強，對頻偏、多普勒頻移不敏感，系統復雜度和功耗都很低等優勢，因此被廣泛應用到各種物聯網系統中。

在以往的CCS通信系統中，由于Chirp信號占據的無線帶寬較窄，一般只有幾百赫茲，影響Chirp信號接收性能的因素主要有信號功率及多徑，因此可以認為Chirp信號的傳輸過程中不存在頻率選擇性衰落問題。在CCS通信系統中，一般只存在用于幀同步的前導Chirp(亦稱：Preamble Chirp)符號和直接調制數據的Chirp符號，其中的前導Chirp主要用于數據傳輸過程中的幀同步，便于接收端搜索數據幀的起始位置，不考慮用于信道估計。由于在以往的窄帶CCS通信系統中，Chirp符號工作帶寬小，不需要進行頻率選擇性衰落處理，因此在傳輸數據符號時無需插入導頻符號。

由于近幾年物聯網通信的發展，人們對物聯網通信也提出了更高要求。得益于硬件技術發展，Chirp信號處理能力也得到加強。Chirp符號帶寬由原來幾十到幾百千赫茲發展到目前的幾兆赫茲，并且由于物聯網系統中CCS通信環境比較復雜，傳輸距離遠，信號衰落比較大且干擾嚴重，如果不考慮傳輸過程中的頻率選擇性衰落問題，將很難體現寬帶Chirp傳輸的優勢。

硬件技術的發展提高了Chirp接收機的性能，Chirp信號的接收處理可分成射頻接收和基帶信號處理兩部分，為Chirp信號進行信道均衡提供了有利的條件。本發明就是針對目前物聯網應用中寬帶Chirp信號存在的頻率選擇性衰落問題提出的一種解決方案。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種Chirp調制信號的信道估計和均衡方法。該接收機由射頻接收模塊和基帶信號處理模塊組成。射頻模塊接收到無線Chirp信號后下變頻到Chirp模擬基帶信號，然后進行模數轉換(簡稱：ADC)，將模擬信號變換成數字信號形成相位正交的基帶數據(簡稱：IQ數據)，再發送到基帶信號處理模塊。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種Chirp調制信號的信道估計和均衡方法，該方法包括以下步驟：

第一：Chirp信號的頻域信道估計過程

如果接收機接收到的Chirp信號是承載同步的前導Chirp符號，則在本地生成相同的Chirp頻域數據，使用本地生成的Chirp頻域數據和接收到的前導Chirp頻域數據進行信道估計，估計出Chirp信號的每個頻點信道特征，記為H[i]；其中i表示每個頻點的編號；

如果存在多個前導Chirp符號，頻域信道特征采用每個前導Chirp信道估算所得H的平均值；記為其中表示每個頻點的信道特征，H[i][j]表示第j個前導Chirp符號上第i個頻點的信道特征；

第二：Chirp信號的頻域信道均衡過程