CN106656900A - 多通道通信接收系统及其通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多通道通信接收系统及其通信方法，包括射频接收器、数据整理模块、多路分离下变频模块、相位补偿模块、符号定时频偏校正模块以及解调模块等。本发明利用利用射频接收器、数据整理模块、多路分离下变频模块、相位补偿模块、符号定时频偏校正模块以及解调模块几个部分协同工作，提高了处理效率，更加适合通用计算，增加了同步机制。

Description

多通道通信接收系统及其通信方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域。具体涉及一种多通道通信接收系统及其通信方法。

背景技术

物联网应用有很大的机会去改变企业和城市创造广阔的社会与经济效益的方式，但安全、稳定连接的前提是捕捉到的所有潜在的窄带物联网应用全部进行创新与合作。窄带物联网端到端的解决方案，针对低数据速率、大规模终端数目及广覆盖要求等典型的M2M应用场景，可以为运营商开辟广阔的物联网市场，同时在政企等行业领域，如智慧城市、电力和燃气/水务提供厂商等，有着广泛的应用场景。在多通道通信中，发送端首先对待传输数据进行调制，然后通过多个传输通道中的一个传输通道将调制后的信号发送至接收端。发送端所采用的调制方式以及所选择的传输通道是预先设定好的，接收端收到信号后，只需要针对相应的传输通道使用相应的解调方式对接收信号进行解调，即可获得发送端发送的传输数据，完成整个通信过程。但是，现有多通道通信接收系统的频偏估计算法的HLS实现存在问题，原来的算法存在pi/2的相位模糊。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述不足提供一种多通道通信接收系统及其通信方法。

一种多通道通信接收系统，包括射频接收器1、数据整理模块2、多路分离下变频模块3、相位补偿模块4、符号定时频偏校正模块5以及解调模块6连接，所述射频接收器1的信号输出端与数据整理模块2的信号输入端连接，所述数据整理模块2的信号输出端与多路分离下变频模块3的信号输入端连接，所述多路分离下变频模块3的信号输出端与相位补偿模块4的信号输入端连接，所述相位补偿模块4的信号输出端与符号定时频偏校正模块5的信号输入端连接，所述符号定时频偏校正模块5的信号输出端与解调模块6的信号输入端连接。

所述射频接收器1为AD9361射频接收器。

所述数据整理模块2为中频数据整理模块。

所述多路分离下变频模块3为FFT多路分离与下变频模块。

所述解调模块6为DBPSK解调模块。

所述多通道通信接收系统的通信方法包括以下步骤：

进行多信道解调；

解调后进行中频数据整理；

经过整理后的数据依次加入FFT进行计算；

对FFT计算结果进行相位补偿；

将相位补偿输出的频偏结果进行符号定时和频偏校正；

将符号定时和频偏校正的结果进行解调。

所述进行多信道解调具体包括以下步骤：

并行处理近千路不同子载波信号，系统利用AD9361射频接收器接收到时域混叠的多路中频信号后，进行多路下变频，得到各路基带信号，利用FFT快速算法来实现近千路信号并行下变频操作。

所述中频数据整理具体包括以下步骤：

将AD9361射频接收器采集到的中频数据分为每2048个数据一组，然后依次对每一组进行2048点的FFT计算，

假设接收到的中频信号为

x[n]，n＝0，1，...∞

将中频信号分组为2048个点一组，每组数据间隔d个点，即：

x_new[m]＝x[n+dm]，n＝0，1...2047，m＝0，1...∞

其中m为分组号，取d＝256，已知射频模块AD9361设置的接收中频信号采样率f_{IF_s}＝409.6khz，分组后的数据经过FFT后，基带数据采样率为：

经过数据分组后的数据可以依次加入FFT进行计算，FFT的频谱分辨率为：

其中N＝2048为FFT点数；

已知经过数据分组整理后，第i个子信道的中频信号为：

其中f_c为子信道载波频率，该信号经过DTFT变换后有：

FFT是DFT的快速变换，DFT由DTFT抽样得到：

假设发送机信道载频为200hz*i，那么FFT变换后输出的第i+1个频点便是该子信道

对应的基带数据；

通过前面的分析，可以得到第i(i＝0，1，...2047，i＝0为直流)子信道的基带数据为：

其中N是FFT点数，point为FFT输出频点，m为分组标号，d为分组间隔，a_i[n]是i子

信道发送的信息序列；

经过FFT变换后的数据采样率为：

已知发送数据速率为100波特，取d＝256，则每个符号对应采样点，即上采样率为：

所述对FFT计算结果进行相位补偿具体包括以下步骤：

由前面的分析，我们得出需要补偿的相位增量为：

由于上述表达式具有周期性，因此m＝0～7。对于1000路子信道而言，也就需要一个相位表存储8000中不同的相位状态，用于FFT结果的相位补偿。

本发明利用利用射频接收器、数据整理模块、多路分离下变频模块、相位补偿模块、符号定时频偏校正模块以及解调模块几个部分协同工作，提高了处理效率，更加适合通用计算，增加了同步机制。

附图说明

图1为本发明系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明：

一种多通道通信接收系统，包括射频接收器1、数据整理模块2、多路分离下变频模块3、相位补偿模块4、符号定时频偏校正模块5以及解调模块6连接，所述射频接收器1的信号输出端与数据整理模块2的信号输入端连接，所述数据整理模块2的信号输出端与多路分离下变频模块3的信号输入端连接，所述多路分离下变频模块3的信号输出端与相位补偿模块4的信号输入端连接，所述相位补偿模块4的信号输出端与符号定时频偏校正模块5的信号输入端连接，所述符号定时频偏校正模块5的信号输出端与解调模块6的信号输入端连接。

所述射频接收器1为AD9361射频接收器。

所述数据整理模块2为中频数据整理模块。

所述多路分离下变频模块3为FFT多路分离与下变频模块。

所述解调模块6为DBPSK解调模块。

所述多通道通信接收系统的通信方法包括以下步骤：

进行多信道解调；

解调后进行中频数据整理；

经过整理后的数据依次加入FFT进行计算；

对FFT计算结果进行相位补偿；

将相位补偿输出的频偏结果进行符号定时和频偏校正；

将符号定时和频偏校正的结果进行解调。

所述进行多信道解调具体包括以下步骤：

并行处理近千路不同子载波信号，系统利用AD9361射频接收器接收到时域混叠的多路中频信号后，进行多路下变频，得到各路基带信号，利用FFT快速算法来实现近千路信号并行下变频操作。

所述中频数据整理具体包括以下步骤：

将AD9361射频接收器采集到的中频数据分为每2048个数据一组，然后依次对每一组进行2048点的FFT计算，

假设接收到的中频信号为

x[n]，n＝0，1，...∞

将中频信号分组为2048个点一组，每组数据间隔d个点，即：

x_new[m]＝x[n+dm]，n＝0，1...2047，m＝0，1...∞

其中m为分组号，取d＝256，已知射频模块AD9361设置的接收中频信号采样率f_{IF_s}＝409.6khz，分组后的数据经过FFT后，基带数据采样率为：

经过数据分组后的数据可以依次加入FFT进行计算，FFT的频谱分辨率为：

其中N＝2048为FFT点数；

已知经过数据分组整理后，第i个子信道的中频信号为：

其中f_c为子信道载波频率，该信号经过DTFT变换后有：

FFT是DFT的快速变换，DFT由DTFT抽样得到：

假设发送机信道载频为200hz*i，那么FFT变换后输出的第i+1个频点便是该子信道

对应的基带数据；

通过前面的分析，可以得到第i(i＝0，1，...2047，i＝0为直流)子信道的基带数据为：

其中N是FFT点数，point为FFT输出频点，m为分组标号，d为分组间隔，a_i[n]是i子

信道发送的信息序列；

经过FFT变换后的数据采样率为：

已知发送数据速率为100波特，取d＝256，则每个符号对应采样点，即上采样率为：

所述对FFT计算结果进行相位补偿具体包括以下步骤：

由前面的分析，我们得出需要补偿的相位增量为：

由于上述表达式具有周期性，因此m＝0～7。对于1000路子信道而言，也就需要一个相位表存储8000中不同的相位状态，用于FFT结果的相位补偿。

Claims (10)

1.一种多通道通信接收系统，其特征在于包括射频接收器(1)、数据整理模块(2)、多路分离下变频模块(3)、相位补偿模块(4)、符号定时频偏校正模块(5)以及解调模块(6)连接，所述射频接收器(1)的信号输出端与数据整理模块(2)的信号输入端连接，所述数据整理模块(2)的信号输出端与多路分离下变频模块(3)的信号输入端连接，所述多路分离下变频模块(3)的信号输出端与相位补偿模块(4)的信号输入端连接，所述相位补偿模块(4)的信号输出端与符号定时频偏校正模块(5)的信号输入端连接，所述符号定时频偏校正模块(5)的信号输出端与解调模块(6)的信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的多通道通信接收系统，其特征在于所述射频接收器(1)为AD9361射频接收器。

3.根据权利要求1所述的多通道通信接收系统，其特征在于所述数据整理模块(2)为中频数据整理模块。

4.根据权利要求1所述的多通道通信接收系统，其特征在于所述多路分离下变频模块(3)为FFT多路分离与下变频模块。

5.根据权利要求1所述的多通道通信接收系统，其特征在于所述解调模块(6)为DBPSK解调模块。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述多通道通信接收系统，其通信方法包括以下步骤：

进行多信道解调；

解调后进行中频数据整理；

经过整理后的数据依次加入FFT进行计算；

对FFT计算结果进行相位补偿；

将相位补偿输出的频偏结果进行符号定时和频偏校正；

将符号定时和频偏校正的结果进行解调。

7.根据权利要求6所述多通道通信接收系统的通信方法，其特征在于所述进行多信道解调具体包括以下步骤：

并行处理近千路不同子载波信号，系统利用AD9361射频接收器接收到时域混叠的多路中频信号后，进行多路下变频，得到各路基带信号，利用FFT快速算法来实现近千路信号并行下变频操作。

8.根据权利要求7所述多通道通信接收系统的通信方法，其特征在于所述中频数据整理具体包括以下步骤：

将AD9361射频接收器采集到的中频数据分为每2048个数据一组，然后依次对每一组进行2048点的FFT计算，

假设接收到的中频信号为

x[n]，n＝0，1，…∞

将中频信号分组为2048个点一组，每组数据间隔d个点，即：

x_new[m]＝x[n+dm]，n＝0，1…2047，m＝0，1…∞

其中m为分组号，取d＝256，已知射频模块AD9361设置的按收中频信号采样率f_{IF_s}＝409.6khz，分组后的数据经过FFT后，基带数据采样率为：

$f_s=\frac{f_{IF\_s}}{d}=1.6khz$

9.根据权利要求8所述多通道通信接收系统的通信方法，其特征在于所述经过整理后的数据依次加入FFT进行计算具体包括以下步骤：

经过数据分组后的数据可以依次加入FFT进行计算，FFT的频谱分辨率为：

$f_{bin}=\frac{f_{IF\_s}}{N}=200hz$

其中N＝2048为FFT点数；

已知经过数据分组整理后，第i个子信道的中频信号为：

$x_i\[n\]=a_i\[n\]\exp \left(j2\mathrm{\π}n\frac{f_{i,c}}{f_{IF\_s}}\right)$

其中f_c为子信道载波频率，该信号经过DTFT变换后有：

$\begin{array}{c}X\left(f_c\right)=DTFT(x_{new}\[m\])=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Σ}}{x}_{new}\[m\]\exp (-j2\mathrm{\π}n\frac{f_c}{f_{{\mathrm{IF}}_s}})\\ ={\Σ}_{n=0}^{N-1}x\[n+dm\]\exp (-j2\mathrm{\π}n\frac{f_c}{f_{IF,s}})={\Σ}_{n=0}^{N-1}a\[n+dm\]\exp \left(j2\mathrm{\π}\frac{f_c}{f_{IF,s}}dm\right)\end{array}$

FFT是DFT的快速变换，DFT由DTFT抽样得到：

$DFT(x_{new}\[m\])=FFT(x_{new}\[m\])=X\[k\]=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Σ}}a\[n+dm\]\exp \left(j2\mathrm{\π}\frac{k}{N}dm\right)$

假设发送机信道载频为200hz*i，那么FFT变换后输出的第i+1个频点便是该子信道对应的基带数据；

通过前面的分析，可以得到第i(i＝0，1，…2047，i＝0为直流)子信道的基带数据为：

$FFT(x_{new}\[m\]){|}_{po\mathrm{int}=i+1}=X\left(i\right)=\underset{n=1}{\overset{N-1}{\Σ}}{a}_i\[n+dm\]\exp \left(j2\mathrm{\π}\frac{i}{N}dm\right),m=0,\mathrm{1...}\mathrm{\∞}$

其中N是FFT点数，point为FFT输出频点，m为分组标号，d为分组间隔，a_i[n]是i子信道发送的信息序列；

经过FFT变换后的数据采样率为：

$f_s=\frac{f_{IF\_s}}{d}$

已知发送数据速率为100波特，取d＝256，则每个符号对应采样点，即上采样率为：

$P=\frac{f_s}{100}=16.$

10.根据权利要求9所述多通道通信接收系统的通信方法，其特征在于所述对FFT计算结果进行相位补偿具体包括以下步骤：

由前面的分析，我们得出需要补偿的相位增量为：

$\exp (-j2\mathrm{\π}\frac{i}{N}dm),m=0~7$

由于上述表达式具有周期性，因此m＝0～7。对于1000路子信道而言，也就需要一个相位表存储8000中不同的相位状态，用于FFT结果的相位补偿。