CN112713911B - 一种在Chirp调制信号中增加参考信号的方法 - Google Patents

一种在Chirp调制信号中增加参考信号的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种在Chirp调制信号中增加参考信号的方法，属于通信技术领域。该方法包括以下步骤：电力抄表发送端中，发送业务数据块首先进行Turbo信道编码，生成编码数据块；编码数据块通过业务Chirp调制，具体为数据块中“1”采用上Chirp符号数据表示，数据块中“0”采用下Chirp符号数据表示；于时发送端本地生成参考Chirp符号数据。在Chirp调制通信系统中，没有类似的OFDM系统时频资源概念，所以没有办法在Chirp符号数据中直接插入导频信息，用于信道特征估计。对于多径和频率选择性衰落严重的信道中，影响Chirp调制传输性能，所以本发明提出一种Chirp符号中增加参考信号方法。

Description

一种在Chirp调制信号中增加参考信号的方法
技术领域
本发明属于通信技术领域，涉及一种在Chirp调制信号中增加参考信号的方法。
背景技术
性调频扩展频谱(Chirp Spread Spectrum，CSS)是扩频通信中一种重要的扩频方式。Chirp信号一个符号周期内瞬时频率随着时间线性变化，具有良好的自相关特性，是一种典型的扩频信号。由于Chirp信号脉冲压缩对频偏、多普勒频移具有好很强的免疫性，多径分辨力高，发射信号的峰均功率比小，所以CSS通信系统具有许多优势，比如抗干扰能力强，对频偏、多普勒频移不敏感，系统复杂度低，低功耗等，所以被广泛应用到各种物联网系统中。
Chirp调制通信系统，主要用于物联网系统，物联网通信通常采用突发方法传输，物联网一个突发帧典型结构如图1所示。
突发结构如图1所示。突发结构由前导，帧控制和载荷组成，前导由固定结构组成，并且接收端和发送端已知，用于接收端进行接收信号自动增益(简称：AGC)调整，定时和频域同步调整，根据不同系统设计需求，可以用于信道估计，为帧控制和载荷接收提供信道均衡信息。
采用前导进行信道估计最大的问题，前导位置和帧控制和载荷都存在时间间隔，导致了在时变信道中，前导符号估计的信道特征不能代表帧控制和载荷的信道特征，大大影响了前导作为参考信号的作用，并且不准确信道估计将对帧控制和载荷信号带来额外的衰耗。
在现有通信系统中，参考信号的设计和使用已经非常成熟，例如在公网移动通信系统，采用正交频分多址(简称：OFDM)技术，如图2所示。
在图2中给出了一个典型的OFDM时频资源块，即在时间上由14个OFDM符号和在频率上由12个子载波构成。每个OFDM符号和子载波交叉点构成一个时频资源粒子，是承载信息的最小单元。在OFDM系统中，为了准确进行信道估计，则在时频资源中采用多个灰色的资源粒子作为信道估计使用，亦称为参考信号。这种OFDM系统的时频资源结构，将参考信号很好嵌入到OFDM时频资源中，所以这些参考信号的传输信道特性，能够真实反应附近其它OFDM符号时频资源粒子的信道特性，这是一种完美的解决方案。
但是在Chirp调制的通信系统中，没有这种时频资源结构，这种OFDM系统的插入导频方式，不能在Chirp调制系统中使用。
根据前面分析，前导不能完成在参考信号的任务，现在也存在一种方式就是在帧控制和载荷中插入固定Chirp符号来做参考信号任务，如图3所示。
在图3方式中，由于帧控制和载荷部分是由多个Chirp符号组成，那么在帧控制和载荷中插入一些导频Chirp符号。从技术来讲，这种相比采用前导做信道估计会更加准确体现业务传输信道的信道特征。但是Chirp符号比较很长，并且很多业务Chirp符号和导频Chirp符号在时间上相隔比较远。如果插入过多的导频将导致整个系统的传输效率下降，所以插入Chirp符号作为导频使用非常有限。
到目前位置，在Chirp通信领域还没有一种完善的导频插入机制，加之Chirp信号在频域上频率和随之间实时变化关系，在Chirp扩频通信中插入导频带来了困难。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种在Chirp调制信号中增加参考信号的方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种在Chirp调制信号中增加参考信号的方法，该方法包括以下步骤：
电力抄表发送端中，发送业务数据块首先进行Turbo信道编码，生成编码数据块；编码数据块通过业务Chirp调制，具体为数据块中“1”采用上Chirp符号数据表示，数据块中“0”采用下Chirp符号数据表示；于是发送端本地生成参考Chirp符号数据；
在发送端，业务Chirp符号通过载波余弦信号调制，即进行上变频到射频无线信号；参考Chirp符号通过载波正弦信号调制，即进行上变频到射频无线信号；然后将载波余弦调制射频信号和载波正弦调制射频信号进行叠加，并且在叠加信号前面增加前导信号，最后在空中传输信道上进行发送；载波余弦信号和载波正弦信号由一个时钟源产生，这两个信号相位差90度；
电力抄表接收端在空中传输信道实时搜索前导信号，如果搜索到有效前导信号，则接收端接收完整Chirp符号数据；该Chirp符号数据首先被载波余弦信号进行下变频，然后滤除高频部分，得到接收业务Chirp符号数据；同时该Chirp符号数据被载波正弦信号进行下变频，得到接收参考Chirp符号数据；
接收参考Chirp符号数据和本地已知的参考Chirp符号数据进行信道估计，则得出参考Chirp符号在物理信道传输中的传输特性；该参考Chirp符号的信道传输特性，同样适用于接收业务Chirp符号数据；
接收端采用参考Chirp符号的信道传输特性，对接收业务Chirp符号数据进行信道均衡，即得到均衡后的业务Chirp符号数据；然后对该Chirp符号数据进行判决，判定出上Chirp符号还是下Chirp符号，得到业务Chirp符号携带的信息是“1”还是“0”比特；收集所有数据块，进行Turbo译码，得到接收业务数据块；
对于业务Chirp符号承载比特采用硬判决方法，即直接通过业务Chirp符号数据判决出是“1”还是“0”比特；或采用软判决方法，由业务Chirp符号判决模块生成一个似然值，然后Turbo采用软判决方法译出数据块。
可选的，在所述发送端中宽带微功率Chirp电力抄表系统发送Chirp符号流程为：
步骤1：宽带微功率Chirp电力抄表系统由高层协议栈以及物理层构成，高层协议栈包括媒体接入控制子层，数据两路子层以及应用层；发送端发送的控制平面数据块或是用户平面数据块，统称业务数据块，记为dataBlock数据块；由高层协议栈准备dataBlock数据块，并且提交到物理层；
步骤2：首先对dataBlock数据块进行信道编码，在系统中采用Turbo信道编码；信道编码后的数据块记为codeBlock数据块；
步骤3：对codeBlock数据块中每个比特进行Chirp扩频，生成Chirp方式存在很多种，业务数据采用余弦函数来表示，“1”比特采用上Chirp符号表示，“0”比特采用下Chirp符号表示；将codeBlock数据块扩频为采用Chirp符号表示的数据块，记为baseband_Chirp数据块，其中每个Chirp符号，记为data_Chirp符号；
具体的data_Chirp符号函数如下；
上Chirp符号的时域波形生成公式为
Figure GDA0003440055150000031
其中：w0为上Chirp符号的开始频率，u为Chirp符号的斜率；
下Chirp符号的时域波形生成公式为
Figure GDA0003440055150000032
其中：w1为下Chirp符号的截至频率，u为Chirp符号的斜率；
步骤4：在发送端生成收发已知的参考Chirp符号数据，在本例中采用上Chirp符号，记为ref_Chirp符号，并且采用正弦函数来表示；
参考信号Chirp符号的时域波形生成公式为
Figure GDA0003440055150000041
在该系统中，data_Chirp符号和ref_Chirp符号长度相同，Chirp带宽也相同；
步骤5：依次baseband_Chirp符号块中data_Chirp符号数据，采用载波余弦信号cos(wct)进行上变频，记为data_carrier_Chirp符号数据，见公式(4)和(5)，然后对参考ref_Chirp符号进行载波正弦信号sin(wct)进行上变频，记为ref_carrier_Chirp，见公式(6)；
data_carrier_Chirp表达式为：
Figure GDA0003440055150000042
Figure GDA0003440055150000043
ref_carrier_Chirp表达式为：
Figure GDA0003440055150000044
步骤6：将data_carrier_Chirp数据和ref_carrier_Chirp数据在时域进行合并，在合并数据的前面添加帧突发的前导，然后通过发送端发送出去；在这个过程中，ref_carrier_Chirp表示一个Chirp符号数据长度，而data_carrier_Chirp是codeBlock数据比特个Chirp符号，ref_carrier_Chirp符号和每个codeBlock数据块对应比特数据生成的Chirp符号进行合并。
可选的，在所述接收端中，宽带微功率Chirp电力抄表系统接收Chirp符号流程为：
步骤1：在传输信道上监听帧信号，首先搜索前导信号，如果搜索到前导信号，则接收完所有的前导信号，然后依次接收帧中的Chirp符号数据；前导信号是收发都已知的Chirp符号数据，一串固定的Chirp符号数据，在发送时候一个Chirp符号采用正弦函数或余弦函数生成，然后采用载波正弦调制和载波余弦调制发送，不做参考信号插入设计；接收端接收完成前导之后，立即接收Chirp符号数据；
步骤2：接收到的Chirp符号数据记录为rec_carrier_Chirp符号数据，包括业务Chirp符号和参考Chirp符号的信息；将rec_carrier_Chirp符号数据通过载波余弦信号进行下变频，通过滤波器得到rec_data_Chirp符号数据；见公式(7)，(8)，(9)；
假设发送上Chirp符号数据，则下变频过程
令：
Figure GDA0003440055150000051
则信号处理过程，见公式8推导：
Figure GDA0003440055150000052
滤波之后得rec_data_Chirp的公式表示为：
Figure GDA0003440055150000053
步骤3：将rec_carrier_Chirp符号数据通过载波正弦信号进行下变频，通过滤波器得到rec_ref_Chirp符号数据；见公式(10)，(11)，(12)；
参考信号的下变频过程
令
Figure GDA0003440055150000054
则信号处理过程，见公式(11)推导：
Figure GDA0003440055150000061
滤波之后得rec_ref_Chirp符号数据：
Figure GDA0003440055150000062
步骤4：采用接收到的rec_ref_Chirp符号数据和本地生成的ref_Chirp符号数据进行信道估计，得到参考Chirp符号传输的信道特征数据，记为ref_channel_data；首先对rec_ref_Chirp符号数据进行快速傅里叶变化FFT，然后对本地生成的ref_Chirp符号数据也进行FFT变化，然后估算出信道的频率衰落特性；记为ref_channel_data；见公式(13)；
Figure GDA0003440055150000063
步骤5：采用计算得到的ref_channel_data数据对接收到的rec_data_Chirp符号数据进行均衡，得到均衡后的data_Chirp符号数据，记为data_eqv_Chirp符号数据；首先对rec_data_Chirp符号数据进行FFT变化，然后采用ref_channel_data频率信道特征数据进行均衡，均衡接收记录为rec_data_eqv_Chirp，最后接收端对rec_data_eqv_Chirp符号频率数据进行IFFT变化得到均衡之后的时域Chirp符号数据，记为data_eqv_Chirp符号数据；见公式(14)，(15)；
rec_data_eqv_Chirp＝FFT(rec_data_Chirp)*ref_channel_data (14)
data_eqv_Chirp＝IFFT(rec_data_eqv_Chirp) (15)
步骤6：接收得到data_eqv_Chirp符号数据，采用典型的Chirp符号判决方法得到发送端发送的是上Chirp符号还是下Chirp符号；采用硬判决得到“1”或是“0”比特，通过Turbo硬译码；或是采用得到“1”或是“0”比特的似然比，通过Turbo软译码；最终得到发送端发送的数据块，即dataBlock数据块。
本发明的有益效果在于：
第一：在Chirp调制通信系统中，没有类似的OFDM系统时频资源概念，所以没有办法在Chirp符号数据中直接插入导频信息，用于信道特征估计。对于多径和频率选择性衰落严重的信道中，影响Chirp调制传输性能，所以本发明提出一种Chirp符号中增加参考信号方法。
第二：基带生成Chirp符号数据时候，生成I和Q两路信号，但是根据Chirp信号的特点，I和Q两路信号携带完全相同的信息，所以在实际传输过程中，仅仅传输I路或Q路信号即可，另外一路可以用于传输参考Chirp符号数据。
第三：在Chirp符号传输过程中，将Chirp信号调制到载波上，载波由两个正交信道构成，一个载波余弦信道和载波正弦信道。一个载波信道承载业务Chirp符号数据，一个载波信道承载参考Chirp符号数据。其中载波余弦信道和载波正弦信道经过相同的物理传输信道，业务Chirp符号数据和参考Chirp符号数据具有相同的频带，所以参考Chirp符号数据的信道特征完全可以代表业务Chirp符号传输的信道特征。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为物联网突发帧结构；
图2为OFDM系统参考信号示意图；
图3为在突发中插入Chirp参考符号；
图4为带有参考信号的Chirp收发端结构图；
图5为发送端发送Chirp符号流程；
图6为接收端接收Chirp符号流程；
图7为宽带微功率Chirp电力抄表系统；
图8为宽带微功率Chirp电力抄表系统发送Chirp符号流程；
图9为系统发送Chirp符号处理流程；
图10为宽带微功率Chirp电力抄表系统接收Chirp符号流程；
图11为接收端接收Chirp符号原理框图1；
图12为接收端接收Chirp符号原理框图2。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
为了更加清晰说明本发明的具体原理，以及在实际工程中应用。将采用Chirp调制的宽带微功率无线电力抄表系统进行说明，如图7所示。
宽带微功率Chirp电力抄表系统主要由两个部分组成，即电力抄表发送端和电力抄表接收端。
在该实施例中，Chirp的低频率为0，高频率为3.6MHz，该Chirp符号数据带宽为3.6MHz，该系统中采用的Chirp符号数据长度根据传输速率确定。业务Chirp符号数据长度和参考Chirp符号长度相同。载波频率在470～510MHz。
根据本发明的描述，在该实施例中，电力抄表发送端，发送业务数据块首先进行Turbo信道编码，生成编码数据块。编码数据块通过业务Chirp调制，具体为数据块中“1”采用上Chirp符号数据表示，数据块中“0”采用下Chirp符号数据表示。于此同时发送端本地生成参考Chirp符号数据。
在发送端，业务Chirp符号通过载波余弦信号调制，即进行上变频到射频无线信号。参考Chirp符号通过载波正弦信号调制，即进行上变频到射频无线信号。然后将载波余弦调制射频信号和载波正弦调制射频信号进行叠加，并且在叠加信号前面增加前导信号，最后在空中传输信道上进行发送。载波余弦信号和载波正弦信号由一个时钟源产生，这两个信号相位差90度。
电力抄表接收端在空中传输信道实时搜索前导信号，如果搜索到有效前导信号，则接收端接收完整Chirp符号数据。该Chirp符号数据首先被载波余弦信号进行下变频，然后滤除高频部分，得到接收业务Chirp符号数据。同时该Chirp符号数据被载波正弦信号进行下变频，得到接收参考Chirp符号数据。
接收参考Chirp符号数据和本地已知的参考Chirp符号数据进行信道估计，则可以得出参考Chirp符号在物理信道传输中的传输特性。该参考Chirp符号的信道传输特性，同样适用于接收业务Chirp符号数据。
接收端采用参考Chirp符号的信道传输特性，对接收业务Chirp符号数据进行信道均衡，即得到均衡后的业务Chirp符号数据。然后对该Chirp符号数据进行判决，判定出上Chirp符号还是下Chirp符号，即可得到业务Chirp符号携带的信息是“1”还是“0”比特。收集所有数据块，进行Turbo译码，即可得到接收业务数据块。
在该实施例中，对于业务Chirp符号承载比特采用硬判决方法，即直接通过业务Chirp符号数据判决出是“1”还是“0”比特。当然也可以采用软判决方法，由业务Chirp符号判决模块生成一个似然值，然后Turbo采用软判决方法译出数据块。
为了清晰说明本发明的在该实施例中应用，这里将采用发送端和接收端进行独立说明。即宽带微功率Chirp电力抄表系统发送Chirp符号流程和宽带微功率Chirp电力抄表系统接收Chirp符号流程。
流程一：宽带微功率Chirp电力抄表系统发送Chirp符号流程，步骤参考图8所示，数学分析过程，参考图9所示。
步骤1：宽带微功率Chirp电力抄表系统由高层协议栈(包括媒体接入控制子层，数据两路子层以及应用层)以及物理层构成，发送端发送的控制平面数据块或是用户平面数据块，统称业务数据块，记为dataBlock数据块。由高层协议栈准备dataBlock数据块，并且提交到物理层。如图8中1步。
步骤2：为了传输可靠性，首先对dataBlock数据块进行信道编码，在实施例系统中采用Turbo信道编码。信道编码后的数据块记为codeBlock数据块。如图8中2步。
步骤3：对codeBlock数据块中每个比特进行Chirp扩频，生成Chirp方式存在很多种，在该实施例系统中，业务数据采用余弦函数来表示，“1”比特采用上Chirp符号表示，“0”比特采用下Chirp符号表示。将codeBlock数据块扩频为采用Chirp符号表示的数据块，记为baseband_Chirp数据块，其中每个Chirp符号，记为data_Chirp符号。如图8中3步。
具体的data_Chirp符号函数如下。
上Chirp符号的时域波形生成公式为
Figure GDA0003440055150000101
其中：w0为上Chirp符号的开始频率，u为Chirp符号的斜率。
下Chirp符号的时域波形生成公式为
Figure GDA0003440055150000102
其中：w1为下Chirp符号的截至频率，u为Chirp符号的斜率。
步骤4：在发送端生成收发已知的参考Chirp符号数据，在本例中采用上Chirp符号，记为ref_Chirp符号，并且采用正弦函数来表示。如图8中4步。
参考信号Chirp符号的时域波形生成公式为
Figure GDA0003440055150000103
在该系统中，data_Chirp符号和ref_Chirp符号长度相同，Chirp带宽也相同。
步骤5：依次baseband_Chirp符号块中data_Chirp符号数据，采用载波余弦信号cos(wct)进行上变频，记为data_carrier_Chirp符号数据，见公式(4)和(5)，然后对参考ref_Chirp符号进行载波正弦信号sin(wct)进行上变频，记为ref_carrier_Chirp，见公式(6)。
data_carrier_Chirp表达式为：
Figure GDA0003440055150000104
Figure GDA0003440055150000105
ref_carrier_Chirp表达式为：
Figure GDA0003440055150000111
步骤6：将data_carrier_Chirp数据和ref_carrier_Chirp数据在时域进行合并，在合并数据的前面添加帧突发的前导，然后通过发送端发送出去。在这个过程中，ref_carrier_Chirp表示一个Chirp符号数据长度，而data_carrier_Chirp是codeBlock数据比特个Chirp符号，所以ref_carrier_Chirp符号和每个codeBlock数据块对应比特数据生成的Chirp符号进行合并。如图8中5步。
流程二：宽带微功率Chirp电力抄表系统接收Chirp符号流程，步骤参考图10所示，数学推导参考图11和图12。
步骤1：在传输信道上监听帧信号，首先搜索前导信号，如果搜索到前导信号，则接收完所有的前导信号，然后依次接收帧中的Chirp符号数据。在该实施例中，前导信号是收发都已知的Chirp符号数据，一串固定的Chirp符号数据，所以在发送时候一个Chirp符号可以采用正弦函数和余弦函数生成，然后采用载波正弦调制和载波余弦调制发送，不需要做参考信号插入设计。接收端接收完成前导之后，立即接收Chirp符号数据。如图10中1步。
步骤2：在实施例中，接收到的Chirp符号数据记录为rec_carrier_Chirp符号数据，该信号中包括了业务Chirp符号和参考Chirp符号的信息。将rec_carrier_Chirp符号数据通过载波余弦信号进行下变频，通过滤波器得到rec_data_Chirp符号数据。如图10中2步。见公式(7)，(8)，(9)。
假设发送上Chirp符号数据，则下变频过程
令：
Figure GDA0003440055150000112
则信号处理过程，见公式8推导：
Figure GDA0003440055150000121
滤波之后得rec_data_Chirp的公式表示为：
Figure GDA0003440055150000122
步骤3：将rec_carrier_Chirp符号数据通过载波正弦信号进行下变频，通过滤波器得到rec_ref_Chirp符号数据。如图10中3步。见公式(10)，(11)，(12)。
参考信号的下变频过程
令
Figure GDA0003440055150000123
则信号处理过程，见公式(11)推导：
Figure GDA0003440055150000124
滤波之后得rec_ref_Chirp符号数据：
Figure GDA0003440055150000125
步骤4：采用接收到的rec_ref_Chirp符号数据和本地生成的ref_Chirp符号数据进行信道估计，得到参考Chirp符号传输的信道特征数据，记为ref_channel_data。在该实施例系统中，首先对rec_ref_Chirp符号数据进行快速傅里叶变化(简称：FFT)，然后对本地生成的ref_Chirp符号数据也进行FFT变化，然后估算出信道的频率衰落特性。记为ref_channel_data。见公式(13)。如图10中4步。
Figure GDA0003440055150000131
步骤5：采用计算得到的ref_channel_data数据对接收到的rec_data_Chirp符号数据进行均衡，得到均衡后的data_Chirp符号数据，记为data_eqv_Chirp符号数据。在该实施例中，首先对rec_data_Chirp符号数据进行FFT变化，然后采用ref_channel_data频率信道特征数据进行均衡，均衡接收记录为rec_data_eqv_Chirp，最后接收端对rec_data_eqv_Chirp符号频率数据进行反变化(IFFT变化)即可得到均衡之后的时域Chirp符号数据，记为data_eqv_Chirp符号数据。见公式(14)，(15)。如图10中5步。
rec_data_eqv_Chirp＝FFT(rec_data_Chirp)*ref_channel_data (14)
data_eqv_Chirp＝IFFT(rec_data_eqv_Chirp) (15)
步骤6：接收得到data_eqv_Chirp符号数据，采用典型的Chirp符号判决方法即可得到发送端发送的是上Chirp符号还是下Chirp符号。采用硬判决可以得到“1”或是“0”比特，通过Turbo硬译码。或是采用得到“1”或是“0”比特的似然比，通过Turbo软译码。最终得到发送端发送的数据块，即dataBlock数据块。如图10中6步。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种在Chirp调制信号中增加参考信号的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
电力抄表发送端中，发送业务数据块首先进行Turbo信道编码，生成编码数据块；编码数据块通过业务Chirp调制，具体为数据块中“1”采用上Chirp符号数据表示，数据块中“0”采用下Chirp符号数据表示；于是发送端本地生成参考Chirp符号数据；
在发送端，业务Chirp符号通过载波余弦信号调制，即进行上变频到射频无线信号；参考Chirp符号通过载波正弦信号调制，即进行上变频到射频无线信号；然后将载波余弦调制射频信号和载波正弦调制射频信号进行叠加，并且在叠加信号前面增加前导信号，最后在空中传输信道上进行发送；载波余弦信号和载波正弦信号由一个时钟源产生，这两个信号相位差90度；
电力抄表接收端在空中传输信道实时搜索前导信号，如果搜索到有效前导信号，则接收端接收完整Chirp符号数据；该Chirp符号数据首先被载波余弦信号进行下变频，然后滤除高频部分，得到接收业务Chirp符号数据；同时该Chirp符号数据被载波正弦信号进行下变频，得到接收参考Chirp符号数据；
接收参考Chirp符号数据和本地已知的参考Chirp符号数据进行信道估计，则得出参考Chirp符号在物理信道传输中的传输特性；该参考Chirp符号的信道传输特性，同样适用于接收业务Chirp符号数据；
接收端采用参考Chirp符号的信道传输特性，对接收业务Chirp符号数据进行信道均衡，即得到均衡后的业务Chirp符号数据；然后对该Chirp符号数据进行判决，判定出上Chirp符号还是下Chirp符号，得到业务Chirp符号携带的信息是“1”还是“0”比特；收集所有数据块，进行Turbo译码，得到接收业务数据块；
对于业务Chirp符号承载比特采用硬判决方法，即直接通过业务Chirp符号数据判决出是“1”还是“0”比特；或采用软判决方法，由业务Chirp符号判决模块生成一个似然值，然后Turbo采用软判决方法译出数据块。
2.根据权利要求1所述的一种在Chirp调制信号中增加参考信号的方法，其特征在于：在所述发送端中宽带微功率Chirp电力抄表系统发送Chirp符号流程为：
步骤1：宽带微功率Chirp电力抄表系统由高层协议栈以及物理层构成，高层协议栈包括媒体接入控制子层，数据两路子层以及应用层；发送端发送的控制平面数据块或是用户平面数据块，统称业务数据块，记为dataBlock数据块；由高层协议栈准备dataBlock数据块，并且提交到物理层；
步骤2：首先对dataBlock数据块进行信道编码，在系统中采用Turbo信道编码；信道编码后的数据块记为codeBlock数据块；
步骤3：对codeBlock数据块中每个比特进行Chirp扩频，生成Chirp方式存在很多种，业务数据采用余弦函数来表示，“1”比特采用上Chirp符号表示，“0”比特采用下Chirp符号表示；将codeBlock数据块扩频为采用Chirp符号表示的数据块，记为baseband_Chirp数据块，其中每个Chirp符号，记为data_Chirp符号；
具体的data_Chirp符号函数如下；
上Chirp符号的时域波形生成公式为
Figure FDA0003440055140000021
其中：w0为上Chirp符号的开始频率，u为Chirp符号的斜率；
下Chirp符号的时域波形生成公式为
Figure FDA0003440055140000022
其中：w1为下Chirp符号的截止 频率，u为Chirp符号的斜率；
步骤4：在发送端生成收发已知的参考Chirp符号数据，采用上Chirp符号，记为ref_Chirp符号，并且采用正弦函数来表示；
参考信号Chirp符号的时域波形生成公式为
Figure FDA0003440055140000023
在该系统中，data_Chirp符号和ref_Chirp符号长度相同，Chirp带宽也相同；
步骤5：依次对baseband_Chirp符号块中data_Chirp符号数据，采用载波余弦信号cos(wct)进行上变频，记为data_carrier_Chirp符号数据，见公式(4)和(5)，然后对参考ref_Chirp符号进行载波正弦信号sin(wct)进行上变频，记为ref_carrier_Chirp，见公式(6)；
data_carrier_Chirp表达式为：
Figure FDA0003440055140000031
Figure FDA0003440055140000032
ref_carrier_Chirp表达式为：
Figure FDA0003440055140000033
步骤6：将data_carrier_Chirp数据和ref_carrier_Chirp数据在时域进行合并，在合并数据的前面添加帧突发的前导，然后通过发送端发送出去；在这个过程中，ref_carrier_Chirp表示一个Chirp符号数据长度，而data_carrier_Chirp是codeBlock数据比特个Chirp符号，ref_carrier_Chirp符号和每个codeBlock数据块对应比特数据生成的Chirp符号进行合并。
3.根据权利要求1所述的一种在Chirp调制信号中增加参考信号的方法，其特征在于：在所述接收端中，宽带微功率Chirp电力抄表系统接收Chirp符号流程为：
步骤1：在传输信道上监听帧信号，首先搜索前导信号，如果搜索到前导信号，则接收完所有的前导信号，然后依次接收帧中的Chirp符号数据；前导信号是收发都已知的Chirp符号数据，一串固定的Chirp符号数据，在发送时候一个Chirp符号采用正弦函数或余弦函数生成，然后采用载波正弦调制和载波余弦调制发送，不做参考信号插入设计；接收端接收完成前导之后，立即接收Chirp符号数据；
步骤2：接收到的Chirp符号数据记录为rec_carrier_Chirp符号数据，包括业务Chirp符号和参考Chirp符号的信息；将rec_carrier_Chirp符号数据通过载波余弦信号进行下变频，通过滤波器得到rec_data_Chirp符号数据；见公式(7)，(8)，(9)；
假设发送上Chirp符号数据，则下变频过程
令：
Figure FDA0003440055140000034
则信号处理过程，见公式8推导：
Figure FDA0003440055140000041
w0为上Chirp符号的开始频率，u为Chirp符号的斜率；
滤波之后得rec_data_Chirp的公式表示为：
Figure FDA0003440055140000042
步骤3：将rec_carrier_Chirp符号数据通过载波正弦信号进行下变频，通过滤波器得到rec_ref_Chirp符号数据；见公式(10)，(11)，(12)；
参考信号的下变频过程
令
Figure FDA0003440055140000043
则信号处理过程，见公式(11)推导：
Figure FDA0003440055140000044
滤波之后得rec_ref_Chirp符号数据：
Figure FDA0003440055140000045
步骤4：采用接收到的rec_ref_Chirp符号数据和本地生成的ref_Chirp符号数据进行信道估计，得到参考Chirp符号传输的信道特征数据，记为ref_channel_data；首先对rec_ref_Chirp符号数据进行快速傅里叶变化FFT，然后对本地生成的ref_Chirp符号数据也进行FFT变化，然后估算出信道的频率衰落特性；记为ref_channel_data；见公式(13)；
Figure FDA0003440055140000051
步骤5：采用计算得到的ref_channel_data数据对接收到的rec_data_Chirp符号数据进行均衡，得到均衡后的data_Chirp符号数据，记为data_eqv_Chirp符号数据；首先对rec_data_Chirp符号数据进行FFT变化，然后采用ref_channel_data频率信道特征数据进行均衡，均衡接收记录为rec_data_eqv_Chirp，最后接收端对rec_data_eqv_Chirp符号频率数据进行IFFT变化得到均衡之后的时域Chirp符号数据，记为data_eqv_Chirp符号数据；见公式(14)，(15)；
rec_data_eqv_Chirp＝FFT(rec_data_Chirp)*ref_channel_data (14)
data_eqv_Chirp＝IFFT(rec_data_eqv_Chirp) (15)
步骤6：接收得到data_eqv_Chirp符号数据，采用Chirp符号判决方法得到发送端发送的是上Chirp符号还是下Chirp符号；采用硬判决得到“1”或是“0”比特，通过Turbo硬译码；或是采用得到“1”或是“0”比特的似然比，通过Turbo软译码；最终得到发送端发送的数据块，即dataBlock数据块。
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