專利名稱：短程無線網(wǎng)絡(luò)中接收數(shù)據(jù)的解碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種短程無線網(wǎng)絡(luò)中接收數(shù)據(jù)的解碼方法，尤其涉及短程無線網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的解碼方法，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
數(shù)字解調(diào)是現(xiàn)代的無線網(wǎng)絡(luò)通信中的核心組成部分，即利用接收信號的某些特征，恢復(fù)出對應(yīng)的發(fā)射數(shù)據(jù)。解調(diào)性能的好壞直接決定了無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信質(zhì)量。因此，數(shù)字解調(diào)是現(xiàn)代無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的問題。
在基于擴頻的系統(tǒng)里，解調(diào)的過程就是擴頻序列解擴的過程。而擴頻序列一般都具有良好的互相關(guān)特性(即正交特性)，通過使用已知的擴頻序列作為接收機本地的參考信號，常規(guī)的解調(diào)方法都是通過尋找與接收序列最相關(guān)的本地參考信號來完成。當(dāng)接收信號中的擴頻序列和參考信號中的某一個擴頻序列最相關(guān)時，相關(guān)值會表現(xiàn)出一個峰值，而與其它本地擴頻序列進行相關(guān)操作時，相關(guān)值接近于零。為了保證解碼的準(zhǔn)確性能，在數(shù)字域?qū)邮招盘栠M行處理時，一般需要2倍信號帶寬以上的采樣率隊接收信號進行采樣，以防止接收信號在數(shù)字接收時產(chǎn)生失真，從而影響接收信號與本地擴頻序列的相關(guān)性。
但是，對于多倍過采樣的接收信號與本地序列相關(guān)時，需要進行大量的乘法。對于擴頻增益16的擴頻序列，2倍采樣后本地序列由32個復(fù)數(shù)組成，每完成2倍過采樣的接收序列與一組本地擴頻序列的相關(guān)，就需要32個復(fù)數(shù)乘法。對于基于標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.15.4b發(fā)射方案無線網(wǎng)絡(luò)，調(diào)制系統(tǒng)由16個本地序列構(gòu)成的擴頻序列構(gòu)成，所以完成一次解碼就需要將接收信號分別與16組本地序列相關(guān)，因此需要16*32個復(fù)數(shù)乘法。這樣會帶來較大的復(fù)雜度，需要消耗較高的功率，以及給系統(tǒng)的實時性帶來一定的困難。
為了能夠利用相關(guān)實時地實現(xiàn)數(shù)字解調(diào)，并降低相關(guān)算法的功耗和復(fù)雜度，需要將大量的復(fù)數(shù)乘法進行合并或者刪減。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提出一種短程無線網(wǎng)絡(luò)中接收數(shù)據(jù)的解碼方法，在不改變性能的前提下，解決擴頻系統(tǒng)解碼算法的復(fù)雜度問題。在解碼方法中，利用本地擴頻序列在兩倍過采樣條件下，對應(yīng)采樣點間的相位關(guān)系，得到解碼估計的值。
本發(fā)明提出的短程無線網(wǎng)絡(luò)中接收數(shù)據(jù)的解碼方法，包括以下各步驟(1)對短程無線網(wǎng)絡(luò)中本地擴頻調(diào)制復(fù)序列進行共軛相關(guān)操作，得到一組權(quán)值序列；(2)對短程無線網(wǎng)絡(luò)中本地擴頻調(diào)制復(fù)序列的第一個本地序列進行頻偏補償，得到頻偏補償后的本地擴頻序列；(3)將上述頻偏補償后的本地擴頻序列與短程無線網(wǎng)絡(luò)中同步接收信號序列中的對應(yīng)點分別進行共軛相乘，得到一個相關(guān)值序列；(4)將上述相關(guān)值序列分別與上述每個權(quán)值序列進行相關(guān)操作，得到一組與權(quán)值序列相對應(yīng)的相關(guān)值；(5)與上述最大相關(guān)值相對應(yīng)的序列位置的二進制表示，即為發(fā)送端的數(shù)據(jù)比特。
上述方法中，對短程無線網(wǎng)絡(luò)中本地擴頻調(diào)制復(fù)序列進行共軛相關(guān)操作，得到一組權(quán)值序列的方法，包括以下各步驟(1)對本地擴頻序列進行采樣，并將其表示成復(fù)數(shù)序列；(2)將上述復(fù)數(shù)序列分別與第一個本地復(fù)數(shù)擴頻序列中的對應(yīng)點共軛相乘，得到一組權(quán)值序列。
本發(fā)明提出的短程無線網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)同步方法，具有以下優(yōu)點(1)本發(fā)明方法中只是根據(jù)本地序列的特性，發(fā)明了一種新的構(gòu)造本地序列的方法，只用4個值表示，而不再用復(fù)數(shù)信號序列表示，從而減少了寄存器的數(shù)量和存儲空間，并且不會改變接收解碼性能；(2)本發(fā)明方法中本地擴頻調(diào)制復(fù)序列進行共軛相關(guān)操作得到的權(quán)值序列只有{1，-1，i，-i}這4個取值的可能，因此結(jié)合硬件的實際操作問題，可將傳統(tǒng)的相關(guān)解碼需要的大量復(fù)數(shù)乘法，變成由簡單的加法和位操作來實現(xiàn)，很大程度的減少了計算量；(3)本發(fā)明方法不受頻偏補償?shù)挠绊?，并且整個數(shù)據(jù)包只需要對本地復(fù)擴頻序列做一次相偏補償即可，而不需要在每次解碼運算中都進行補償，從而減少了數(shù)據(jù)解調(diào)的計算量。


圖1是最小相移鍵控調(diào)制下發(fā)射采樣信號的四種可能波形。
圖2是本地復(fù)擴頻序列的實部和虛部的四種組合方式示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提出的短程無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)解碼方法，首先對短程無線網(wǎng)絡(luò)中本地擴頻調(diào)制復(fù)序列進行共軛相關(guān)操作，得到一組權(quán)值序列；對短程無線網(wǎng)絡(luò)中本地擴頻調(diào)制復(fù)序列的第一個本地序列進行頻偏補償，得到頻偏補償后的本地擴頻序列；將頻偏補償后的本地擴頻序列與短程無線網(wǎng)絡(luò)中同步接收信號序列中的對應(yīng)點分別進行共軛相乘，得到一個相關(guān)值序列；將相關(guān)值序列分別與上述每個權(quán)值序列進行相關(guān)操作，得到一組與權(quán)值序列相對應(yīng)的相關(guān)值；與最大相關(guān)值相對應(yīng)的序列位置的二進制表示，即為發(fā)送端的數(shù)據(jù)比特。
上述方法中，對短程無線網(wǎng)絡(luò)中本地擴頻調(diào)制復(fù)序列進行共軛相關(guān)操作，得到一組權(quán)值序列的方法，包括以下各步驟(1)對本地擴頻序列進行采樣，并將其表示成復(fù)數(shù)序列；(2)將上述復(fù)數(shù)序列分別與第一個本地復(fù)數(shù)擴頻序列中的對應(yīng)點共軛相乘，得到一組權(quán)值序列。
基于IEEE 802.15.4b標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，發(fā)射信號采用最小相移健控(MSK)調(diào)制方式，這樣發(fā)射信號的相位隨著時間是連續(xù)變化的，避免了相位突變，降低了信號帶寬以外的頻率相應(yīng)，并且調(diào)制后的復(fù)數(shù)信號模值恒為1，可以表示為Sk,i=ejθk,i,]]>即本地擴頻序列只與相位有關(guān)系。表示成復(fù)數(shù)信號如圖1所示，其中的I路表示復(fù)數(shù)信號的實部，Q路表示復(fù)數(shù)信號的虛部。因此復(fù)數(shù)信號的相位就表示了信號實部與虛部的相對關(guān)系。
在該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的調(diào)制方案中，本地擴頻碼有16個復(fù)擴頻序列。解碼時需要將采樣接收信號分別與16個本地擴頻序列的相關(guān)，該相關(guān)值可表示為|Rk|=|Σi=1Lri·Sk,i*|]]>其中，ri為采樣接收信號，Sk，i為第k個本地擴頻序列的第i個采樣，L表示一個碼元周期Ts長時間內(nèi)的采樣點個數(shù)。
在每個碼元周期Ts解碼時，需要將采樣接收信號分別與16個本地擴頻序列進行相關(guān)。在2MHz采樣率的條件下，一個碼元周期Ts時間內(nèi)包含L＝32個采樣接收信號，因此每個相關(guān)值的獲得需要32次復(fù)乘和31次復(fù)數(shù)加法。每完成一個碼元的解碼就需要32*16＝512次復(fù)乘和31*16＝496次復(fù)數(shù)加法。
在本發(fā)明過程中，首先要構(gòu)造一組新的16個權(quán)值序列來取代16個本地擴頻序列。由于該無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用最小相移健控的調(diào)制方式，本地擴頻序列的的采樣信號表示為Sk,i=ejθk,i,]]>所以權(quán)值序列wk，i可以利用每一個本地擴頻序列與第一個擴頻序列的相位相對關(guān)系來表示Sk,i=ejθk,i=ejθ1,iejΩk,i=S1,i·wk,i]]>其中，θk，i表示第k組本地擴頻序列的第i個采樣的相位，θ1，i表示第一個本地擴頻序列的第i個采樣的相位，Ωk，i表示第k個本地擴頻序列的第i個采樣采樣與第一個本地擴頻序列的第i個采樣采樣的相位差，S1，i表示第一個本地擴頻序列，wk,i=ejΩk,i]]>表示第k各本地擴頻序列相對于第一個本地擴頻序列的關(guān)系。
在MSK調(diào)制方式下，以兩倍過采樣方式為例，本地復(fù)擴頻序列的實部和虛部只可能有四種組合方式，如附圖2所示，實部信號波形和虛部信號波形分別用實線和虛線標(biāo)志。從圖2中可以看出，采樣點只有s1、s2、s3三種可能，對于采樣點s1，只有0、π兩種相位，每種相位互相轉(zhuǎn)化只有1，-1兩種情況；對于采樣點s2，只有π/4、3π/4、5π/4、7π/4四種相位，每種相位互相轉(zhuǎn)化只有1，-1，i或-i四種情況；對于采樣點s3，只有π/2、3π/2兩種相位，每種相位互相轉(zhuǎn)化只有1，-1兩種情況。因此，wk，i的取值只有1，-1，i，-i四種可能。
這樣，接收信號與任一本地擴頻序列的相關(guān)值可以表示為，
|Rk|=|Σi=1Lri*·Sk,i|=|Σi=1Lri*·(S1,i·wk,i)|=|Σi=1L(ri*·S1,i)·wk,i|]]>由于在基于IEEE 802.15.4b標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的解碼算法中使用的是非相干解調(diào)，所以對于存在頻偏影響的情況下，必須在對采樣接收信號在解碼前進行頻偏補償。
在本發(fā)明中，考慮將估計的頻偏補償在本地擴頻序列上，這樣可以避免每次解調(diào)試都必須進行的頻偏補償，從而有效的減少計算量

其中，

表示估計頻偏。
再將補償頻偏后的第一個本地擴頻序列與采樣接收信號復(fù)乘得到相關(guān)值序列，ri′=ri*·S^1,i,]]>然后根據(jù)新構(gòu)造的權(quán)值序列(wk，i)對上面的乘法值進行相關(guān)操作得到相關(guān)值，|Rk|=|Σi=1Lri′·wk,i|,]]>從上述相關(guān)值|Rk|中選取最大的一個值，與該最大相關(guān)值相對應(yīng)的序列位置k的二進制表示，即為發(fā)送端的數(shù)據(jù)比特。
在計算相關(guān)值時，對接收信號與第一組本地擴頻序列的相關(guān)值進行加權(quán)運算的wk，i在硬件實現(xiàn)時可通過四種位操作來實現(xiàn)(表1)。
表1硬件實現(xiàn)的位操作與權(quán)值序列參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系表

權(quán)利要求
1.一種短程無線網(wǎng)絡(luò)中接收數(shù)據(jù)的解碼方法，其特征在于該方法包括以下各步驟(1)對短程無線網(wǎng)絡(luò)中本地擴頻調(diào)制復(fù)序列進行共軛相關(guān)操作，得到一組權(quán)值序列；(2)對短程無線網(wǎng)絡(luò)中本地擴頻調(diào)制復(fù)序列的第一個本地序列進行頻偏補償，得到頻偏補償后的本地擴頻序列；(3)將上述頻偏補償后的本地擴頻序列與短程無線網(wǎng)絡(luò)中同步接收信號序列中的對應(yīng)點分別進行共軛相乘，得到一個相關(guān)值序列；(4)將上述相關(guān)值序列分別與上述每個權(quán)值序列進行相關(guān)操作，得到一組與權(quán)值序列相對應(yīng)的相關(guān)值；(5)與上述最大相關(guān)值相對應(yīng)的序列位置的二進制表示，即為發(fā)送端的數(shù)據(jù)比特。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的對短程無線網(wǎng)絡(luò)中本地擴頻調(diào)制復(fù)序列進行共軛相關(guān)操作，得到一組權(quán)值序列的方法，包括以下各步驟(1)對本地擴頻序列進行采樣，并將其表示成復(fù)數(shù)序列；(2)將上述復(fù)數(shù)序列分別與第一個本地復(fù)數(shù)擴頻序列中的對應(yīng)點共軛相乘，得到一組權(quán)值序列。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種短程無線網(wǎng)絡(luò)中接收數(shù)據(jù)的解碼方法，屬于無線通訊技術(shù)領(lǐng)域。首先對短程無線網(wǎng)絡(luò)中本地擴頻調(diào)制復(fù)序列進行共軛相關(guān)操作，得到一組權(quán)值序列；對短程無線網(wǎng)絡(luò)中本地擴頻調(diào)制復(fù)序列的第一個本地序列進行頻偏補償，得到頻偏補償后的本地擴頻序列；將頻偏補償后的本地擴頻序列與短程無線網(wǎng)絡(luò)中同步接收信號序列中的對應(yīng)點分別進行共軛相乘，得到一個相關(guān)值序列；將相關(guān)值序列分別與上述每個權(quán)值序列進行相關(guān)操作，得到一組與權(quán)值序列相對應(yīng)的相關(guān)值；與最大相關(guān)值相對應(yīng)的序列位置的二進制表示，即為發(fā)送端的數(shù)據(jù)比特。本方法的優(yōu)點是，降低了解碼過程中的計算量和計算復(fù)雜度，增加了系統(tǒng)實現(xiàn)的實時性，減少了系統(tǒng)的能量消耗。
文檔編號H04B1/69GK1794598SQ20051011669
公開日2006年6月28日 申請日期2005年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月28日
發(fā)明者張良, 楊晨陽, 酈亮 申請人:北京威訊紫晶科技有限公司