CN111988054A - 用于接收物联网终端信号的信号接收系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于接收物联网终端信号的信号接收系统，属于终端信号的接收及处理领域。该系统能处理出物联网终端信号中的时钟信号和数据信号，其中终端信号的包络表示时钟，相位表示数据，系统包括下变频模块、上变频模块、第一滤波模块、第二滤波模块、第一模数转换模块、第二模数转换模块、相位检测模块、包络检测模块、符号判决模块及前导码探测模块；这里，接收的无线信号依次经过下变频或上变频，两个低通滤波模块，两个模数转换模块，获得反射信号的数字基带信号，接着对数字基带信号包络探测，即可获得总线时钟信号，对数字基带信号进行相位探测，即可获得总线数据信号，由总线时钟和数据信号经过判决和前导码探测后即可得到最终数据。

Description

用于接收物联网终端信号的信号接收系统
技术领域
本发明涉及物联网终端的信号接收及处理领域，特别涉及一种用于接收物联网终端信号的信号接收系统。
背景技术
在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。
在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域:例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到fm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到s级的瞬间反应。此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。
目前，传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以说从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。
并且，搭载有传感器的物联网终端也随着传感器的应用也应用到各种各样的领域，处理器常常为嵌入式系统中成本最高的模块之一，传统的物联网终端中一般使用处理器实现传感器数据的处理，但是，传统的物联网终端设备其处理器的功耗多在毫瓦级别，能耗在极大程度上限制了终端的性能和寿命，同时也增加了网络维护的成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于接收物联网终端信号的信号接收系统，能够对物联网终端发出的无线信号进行处理，处理出物联网终端信号中的时钟信号和数据信号，进而实现物联网终端中传感器的控制。
本发明解决其技术问题，采用的技术方案是：用于接收物联网终端信号的信号接收系统，该系统能处理出物联网终端信号中的时钟信号和数据信号，其中终端信号的包络表示时钟，相位表示数据，系统包括下变频模块、上变频模块、第一滤波模块、第二滤波模块、第一模数转换模块、第二模数转换模块、相位检测模块、包络检测模块、符号判决模块及前导码探测模块；
所述的下变频模块，用于对接收的下边带信号进行混频，将高频的信号变频至低频的基带信号，并输出至第一滤波模块；
所述的上变频模块，用于对接收的上边带信号进行混频，将高频的信号变频至低频的基带信号，并输出至第二滤波模块；
所述的第一滤波模块，用于对所述的下边带的基带信号进行滤波，滤除高于截止频率的信号，允许低于截止频率的信号通过，并输出至第一模数转换模块；
所述的第二滤波模块，用于对所述的上边带的基带信号进行滤波，滤除高于截止频率的信号，允许低于截止频率的信号通过，并输出至第二模数转换模块；
所述的第一模数转换模块，用于对所述下边带滤波之后的信号进行采样，将模拟的信号转换成数字信号，并分别输出至相位检测模块和包络探测模块；
所述的第二模数转换模块，用于对所述上边带信号滤波之后的信号进行采样，将模拟的信号转换成数字信号，并分别输出至相位检测模块和包络探测模块；
所述的相位检测模块，用于对所述的上边带和下边带的两路正交数字信号进行相位计算，获取接收信号的相位信号，并输出至符号判决模块；
所述的包络探测模块，用于对所述的上边带和下边带的两路正交数字信号进行包络计算，获取接收信号的时钟信号，并输出至符号判决模块；
所述的符号判决模块，利用所述的时钟信号，对所述相位信号进行定时采样，并判断其符号，获取终端数据，并输出至前导码检测模块；
所述的前导码检测模块，用于对所述的终端数据进行前导码检测，获取数据中有效数据的起始位，并输出最终的数据。
进一步的是，所述第一滤波模块和第二滤波模块均为低通滤波器。
进一步的是，所述低通滤波器为巴特沃斯滤波器或切比雪夫滤波器。
进一步的是，所述第一模数转换模块和第二模数转换模块均为模数转换器。
进一步的是，当所述的符号判决模块在对进行定时采样的相位信号进行符号判断后，获取的终端数据为0或1。
本发明的有益效果是，可以通过上述用于接收物联网终端信号的信号接收系统接收物联网终端发送的无线信号，接收的无线信号依次经过下变频或上变频，两个低通滤波模块，两个模数转换模块，获得反射信号的数字基带信号，接着对数字基带信号包络探测，即可获得总线时钟信号，对数字基带信号进行相位探测，即可获得总线数据信号，由总线时钟和数据信号经过判决和前导码探测后即可得到最终数据。
并且，本申请中针对的信号是无处理器物联网终端发送的无线信号，由于上述系统的设置，可以处理出物联网终端信号中的时钟信号和数据信号，进而实现物联网终端中传感器的控制。同时，由于该系统的存在，可以将由处理器负责的计算和控制功能上浮到该系统，在物联网终端设备上移除了高功耗的处理器模块，终端只需保留必要的感知和无线通信能力，从而有效地降低终端整体功耗。
附图说明
图1为本发明用于接收物联网终端信号的信号接收系统的系统框图。
具体实施方式
下面结合附图，详细描述本发明的技术方案。
本发明提出的用于接收物联网终端信号的信号接收系统，其系统框图见图1，该系统能处理出物联网终端信号中的时钟信号和数据信号，其中终端信号的包络表示时钟，相位表示数据，系统包括下变频模块、上变频模块、第一滤波模块、第二滤波模块、第一模数转换模块、第二模数转换模块、相位检测模块、包络检测模块、符号判决模块及前导码探测模块。
上述系统中，下变频模块，用于对接收的下边带信号进行混频，将高频的信号变频至低频的基带信号，并输出至第一滤波模块；上变频模块，用于对接收的上边带信号进行混频，将高频的信号变频至低频的基带信号，并输出至第二滤波模块；第一滤波模块，用于对下边带的基带信号进行滤波，滤除高于截止频率的信号，允许低于截止频率的信号通过，并输出至第一模数转换模块；第二滤波模块，用于对上边带的基带信号进行滤波，滤除高于截止频率的信号，允许低于截止频率的信号通过，并输出至第二模数转换模块；第一模数转换模块，用于对下边带滤波之后的信号进行采样，将模拟的信号转换成数字信号，并分别输出至相位检测模块和包络探测模块；第二模数转换模块，用于对上边带信号滤波之后的信号进行采样，将模拟的信号转换成数字信号，并分别输出至相位检测模块和包络探测模块。
并且，相位检测模块，用于对上边带和下边带的两路正交数字信号进行相位计算，获取接收信号的相位信号，并输出至符号判决模块；包络探测模块，用于对上边带和下边带的两路正交数字信号进行包络计算，获取接收信号的时钟信号，并输出至符号判决模块；符号判决模块，利用时钟信号，对相位信号进行定时采样，并判断其符号，获取终端数据，并输出至前导码检测模块；前导码检测模块，用于对终端数据进行前导码检测，获取数据中有效数据的起始位，并输出最终的数据。
这里，由于物联网终端发送的无线信号需要长距离传输，且无线信号在空间传输过程中一般会存在损耗，影响损耗的因素一般为传输距离及无线信号的工作频率，本申请中，物联网终端可以有各种各样的应用场景，而在不同应用场景时，传输距离一般不同，所以无线信号的工作频率一般相对较高，因此，为了保证无线信号长距离传输时的信号稳定性及传输有效性，本申请的上述系统在接收到无线信号时，需要对高频的信号进行变频，转换成合适的频率，具体而言，本申请中通过下变频模块对接收的下边带信号进行混频，将高频的信号变频至低频的基带信号，通过上变频模块对接收的上边带信号进行混频，将高频的信号变频至低频的基带信号。
其中，低频的基带信号中一般存在高于截止频率的信号，而这些信号并不是需要的信号，因此需要滤除掉，因此，本申请中设置了第一滤波模块和第二滤波模块，均能够滤除高于截止频率的信号，允许低于截止频率的信号通过。作为优选，只要是能够实现滤波功能的装置即可，由于低通滤波器为成本较低且滤波效果比较好的滤波装置，因此，第一滤波模块和第二滤波模块均可以为低通滤波器，一般来说，低通滤波器有不同的种类，比如巴特沃斯滤波器或切比雪夫滤波器，可以使用这两种低通滤波器实现滤波功能。
需要指出的是，由于通过滤波后的信号依然为模拟信号，而最终需要得到的数据为数字信号，因此，当滤波完成后，需要进行模数转换，一般情况下，只要是能够实现模数转换功能的装置均可使用，考虑到装置成本，上述提到的两个模数转换模块均优选为模数转换器。
实际应用中，当符号判决模块在对进行定时采样的相位信号进行符号判断后，能够判决出当前数据是0还是1，因此上述获取的终端数据即为0或1。
最后，可以通过前导码检测模块对终端数据进行前导码检测，获取数据中有效数据的起始位，并输出最终的数据。

Claims (5)

1.用于接收物联网终端信号的信号接收系统，其特征在于，该系统能处理出物联网终端信号中的时钟信号和数据信号，其中终端信号的包络表示时钟，相位表示数据，系统包括下变频模块、上变频模块、第一滤波模块、第二滤波模块、第一模数转换模块、第二模数转换模块、相位检测模块、包络检测模块、符号判决模块及前导码探测模块；
所述的下变频模块，用于对接收的下边带信号进行混频，将高频的信号变频至低频的基带信号，并输出至第一滤波模块；
所述的上变频模块，用于对接收的上边带信号进行混频，将高频的信号变频至低频的基带信号，并输出至第二滤波模块；
所述的第一滤波模块，用于对所述的下边带的基带信号进行滤波，滤除高于截止频率的信号，允许低于截止频率的信号通过，并输出至第一模数转换模块；
所述的第二滤波模块，用于对所述的上边带的基带信号进行滤波，滤除高于截止频率的信号，允许低于截止频率的信号通过，并输出至第二模数转换模块；
所述的第一模数转换模块，用于对所述下边带滤波之后的信号进行采样，将模拟的信号转换成数字信号，并分别输出至相位检测模块和包络探测模块；
所述的第二模数转换模块，用于对所述上边带信号滤波之后的信号进行采样，将模拟的信号转换成数字信号，并分别输出至相位检测模块和包络探测模块；
所述的相位检测模块，用于对所述的上边带和下边带的两路正交数字信号进行相位计算，获取接收信号的相位信号，并输出至符号判决模块；
所述的包络探测模块，用于对所述的上边带和下边带的两路正交数字信号进行包络计算，获取接收信号的时钟信号，并输出至符号判决模块；
所述的符号判决模块，利用所述的时钟信号，对所述相位信号进行定时采样，并判断其符号，获取终端数据，并输出至前导码检测模块；
所述的前导码检测模块，用于对所述的终端数据进行前导码检测，获取数据中有效数据的起始位，并输出最终的数据。
2.根据权利要求1所述的用于接收物联网终端信号的信号接收系统，其特征在于，所述第一滤波模块和第二滤波模块均为低通滤波器。
3.根据权利要求2所述的用于接收物联网终端信号的信号接收系统，其特征在于，所述低通滤波器为巴特沃斯滤波器或切比雪夫滤波器。
4.根据权利要求1所述的用于接收物联网终端信号的信号接收系统，其特征在于，所述第一模数转换模块和第二模数转换模块均为模数转换器。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的用于接收物联网终端信号的信号接收系统，其特征在于，当所述的符号判决模块在对进行定时采样的相位信号进行符号判断后，获取的终端数据为0或1。
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