[发明专利]一种基于MFSK调制和Chirp扩频技术的物理层发射信号产生方法

说明书

本发明提供一种基于MFSK调制和Chirp扩频技术的物理层发射信号产生方法。其实现方案为：物理层收到来自媒介访问控制(MAC)子层的输入后，对来自MAC层的信息进行循环编码。数据信息经过循环编码后，进行交织。之后对交织后的数据进行信息映射。映射后，进行信号调制。同时产生前导信息，进行调制。最后加入前导信号，与帧控制符号、载荷符号组成一帧信号，进入射频链路。本发明产生的信号波形具有恒包络特性，所述的调制技术具有低功耗，高灵敏度，高可靠性等优点。

技术领域

本发明属于物联网通信技术领域，具体涉及一种基于MFSK调制和Chirp扩 频技术的物理层发射信号产生方法。

背景技术

当今，物联网已经进入我们的日常生活，例如电力应用中的用电信息采集、 设备自动感知、互联与控制系统、水气热计量领域的远程抄表系统，能源环境 远程监测系统等。低功耗广域技术的提出，使物联网更上一层楼。在低功耗广 域技术中，具有远距离，可扩展，低成本等特点的调制技术，高性能的物理层 调制方案以及自适应通信速率的通信算法，是物联网通信系统的基础。

传统的直接序列扩频(DSSS)，需要用伪随机码作为扩频码，进行解扩获取 扩频增益。若想获取高增益，扩频码需要很长，复杂度比较高。同样，跳频扩 频也需要跳频图案。对于应用于物联网的调制技术，调制技术简单、增益高， 且复杂度低，显的尤为重要。

Chirp扩频调制技术(CSS)既不需要伪随机码作为扩频码，也不需要跳频图 样，而是利用chirp信号的匹配滤波和脉冲压缩特性来实现扩频通信，实现简 单，复杂度低。首先进行MFSK调制，用MFSK的调制频率来编码信息，然后进 行Chirp扩频调制，利用脉冲压缩特性获取扩频增益，灵敏度高，并且具有恒 包络的特点，符合物联网的低功耗要求。在无线通信领域，MFSK调制联合chirp 扩频调制技术，是一种比较新型的技术。

发明内容

本发明主要提供了一种基于MFSK调制和Chirp扩频技术的的物理层发射信 号产生方法，发射机信号的产生流程如图1所示。

本发明物理层的帧结构由前导，帧控制和载荷组成，一帧信号的帧结构如图 2所示。其中，前导由未调制的A，调制的a，以及未调制的B组成。具体的前 导数据格式如图3所示。不失一般性，可以设置A的数目为8个或者8个以上。 调制的a为2个，分别设置为a₁和a₂，若a₁设置为4，a₂可以设置为M-4，M为 FSK调制的调制阶数；也可以设置a₁为4，a₂为8，a₁，a₂的具体值可以根据实际 需求灵活变动。B为A的反向扩频。

本发明另一方面提供了一种循环编码方法，此编码方法将数据分为4bit一 组，对每组添加监督bit，每组的码字长度为7或者8。

本发明另一方面提供了一种交织方法。此交织方法的流程为：根据载荷数据 块的大小决定交织矩阵的大小；再按列将数据输入交织器；然后对交织器中每 一行的数据进行循环移位，不失一般性，可以将第i行循环移位i个数据；最 后按行读取数据，完成交织。

本发明另一方面提供了一种信息映射方法，此方法通过一定的映射方式，将 交织后的数据bit，映射成要调制的数据。

本发明另一方面提供了一种调制方法，此方法基于MFSK调制，得到初始频 率，然后进行chirp扩频，得到一个线性调频信号。

本发明的技术方案包括如下步骤：

(1)物理层接收来自介质访问控制(MAC)子层的输入；

(2)物理层对来自MAC层的数据进行编码；

(3)对编码后的数据进行交织；

(4)对交织后的数据进行信息映射；