[发明专利]一种异步双工零射频无线通信系统

摘要

本发明提供一种异步双工零射频无线通信系统，该方法只需要一个基准频率，把信息附在发送变频信号的起始频率上，在通信所支持的频段内直接进行基带调制为一个变频宽带信号，其起始频率与基准频率和一个或者多个码字之间有一一映射函数关系，解调时解出起始频率，根据映射函数关系解出一个或者多个码字。该系统通过能量的转换来发送和接收信号，无需射频发射模块，发送方低频发射头支持发射宽频信号，接收方由多模小口径接收阵列接收信号。本发明频带利用率高，所需载波少，抗频率漂移，通过估计频率来解调出码字，系统可以用于热声光电磁等能量转换来进行无线通信的场合。

主权项

1.一种异步双工零射频无线通信的方法，其特征在于只需要一个基准频率，把信息附在发送变频信号的起始频率上，在通信所支持的频段内直接进行基带调制为一个变频信号，变频信号的起始频率与基准频率和一个或者多个码字之间有一一映射函数关系，解调时解出起始频率，根据映射函数关系解出一个或者多个码字；基准频率传递时钟信息，用以异步通信；通信双方选择不同的频段来传输信息，用以同时收发，进行双工通信；所述直接进行基带调制的调制过程包括如下四个步骤：(1‑1)对码字赋值，假设编码长度为Nbit，则有2N种可能码字，对码字在允许的赋值范围内进行赋值，任意两个码字赋值的差值要大于码字赋值的冗余度，冗余度设置为Δd，则在解码的时候，某个d在(d1min＝d1‑Δd)≤d≤(d1max＝d1+Δd)范围，则码字赋值被判为d1；(1‑2)构造码字的赋值与预调频的变频信号的初始频率以及基准频率之间的函数关系，并且根据预调频的变频信号的初始频率的大小来对方程组由小到大或者由大到小进行排序；无线通信支持的频段为Fmin～Fmax，确定基准频率f0，Fmin＜f0＜Fmax；当同时发送M个码字，则构造M个码字所赋予的值(ds1,ds2,…,ds(M‑1),dsM)和M个变频信号的起始频率(fs1,fs2,…,fs(M‑1),fsM)以及基准频率f0之间的M个映射函数关系，这M个函数是不相关的；构造出来的M个变频信号的起始频率(fs1,fs2,…,fs(M‑1),fsM)相互之间有冗余间隔，使得解调有相应的容错能力，且对这M个函数根据起始频率(fs1,fs2,…,fs(M‑1),fsM)的大小关系来进行由小到大或者由大到小的排序；假设fs1＜fs2＜…＜fs(M‑1)＜fsM，则Fxam与最大频率fsM之间的差，即Fmax‑fmax大于一个符号(码字)的频率变化范围；(1‑3)调制为变频信号，假设起始频率为f，ρ(t)是随时间变化的函数，称为频率变化函数，这样变频信号为x(f,t)＝cos(2π(f+ρ(t))t)  (2)变频信号有一定的带宽f～f+ρ(T)，T是信号发送的持续时间；则根据M个变频信号的频率变化函数以及起始频率，得到一个多元变频宽带信号(1‑4)多元变频宽带信号和基准频率单频信号组合为宽带变频发送信号；宽带变频发送信号包括携带信息的多元变频宽带信号和以基准频率f0为频率的单频信号；频率为基准频率f0的单频信号，x0(t)＝cos(2πf0t)  (4)则宽带变频发送信号为：所述解调是对接收信号y(t)进行去噪放大之后的工作，是调制的一个逆过程：(2‑1)分离变频信号和单频信号，接收信号通过一个带通滤波器进行单频信号和变频信号的分离；(2‑2)对单频信号进行频率估计和提取时钟信息，对单频信号进行频率估计求解频率另外对其和倍频信号进行整形，提取时钟信息，以便收发双方的时间同步，进行异步通信；(2‑3)对变频信号进行时频分析，对接收信号的变频信号进行时频分析，求解出M个变频信号的起始频率且根据发送方的M个映射函数关系的排列规则进行由小到大或者由大到小的排序；(2‑4)解出码字的赋值，根据公式(1)，把f₀替换成其估计值替换成其估计值反解出M个赋值(2‑5)解调出码字，根据判断准则，判断其所属的赋值，从而从码本中找出对应的码字，如则判为d_j，解调出为码字j。