CN113114601A - 一种基于m-fsk调制的接收机及其接收方法 - Google Patents

一种基于m-fsk调制的接收机及其接收方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开一种基于M‑FSK调制的接收机及其接收方法。所述方法包括对包括Preamble帧、SYNC帧和Data帧的帧结构进行M‑FSK解调，具体包括：采用自相关的时频同步技术进行重复序列Preamble帧的M‑FSK解调；采用互相关滑动FFT的时频同步技术进行非重复序列Preamble帧的M‑FSK解调；采用自适应可扩展FFT的M‑FSK数据解调技术进行SYNC帧和Data帧的M‑FSK解调。采用本申请技术方案，使基于Advanced M‑FSK达到较低的灵敏度，同时适应各种多径和Doppler场景。

Description

一种基于M-FSK调制的接收机及其接收方法
技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于M-FSK调制的接收机及其接收方法。
背景技术
解调是从携带信息的已调信号中恢复消息的过程。在各种信息传输或处理系统中，发送端用所欲传送的消息对载波进行调制，产生携带这一消息的信号。接收端必须恢复所传送的消息才能加以利用，这就是解调。
传统M-FSK的解调技术大多基于模拟方法，或在时域上进行匹配相关检测方法。这些方法扩展性差，接收性能较差。
发明内容
本申请提供了一种基于M-FSK调制的接收方法，对包括Preamble帧、SYNC帧和Data帧的帧结构进行M-FSK解调，具体包括：
解调Preamble帧：若Preamble帧为重复序列且每个符号采用M-FSK调制，则采用自相关的时频同步技术进行Preamble帧的M-FSK解调；若Preamble帧为非重复序列，则采用互相关滑动FFT的时频同步技术进行Preamble帧的M-FSK解调；
解调SYNC帧和/或Data帧：采用自适应可扩展FFT的M-FSK数据解调技术进行SYNC帧和Data帧的M-FSK解调。
如上所述的基于M-FSK调制的接收方法，其中，若Preamble帧为重复序列且每个符号采用M-FSK调制，前后Preamble帧序列自相关得到新序列，满足门限基础上，同步点为自相关峰值点所对应的前导同步点，当自相关值最大时即代表接收到完整的Preamble序列。
如上所述的基于M-FSK调制的接收方法，其中，根据相关值幅度最大值自相关值、时延符号数zz以及M-FSK符号时长T计算得到的频偏估计为：CFO＝phase(Corr(Kmax))/(2π*(T*zz))，其中phase代表求取相位，根据复数的实虚计算相位，Corr(k)为前后Preamble帧序列自相关得到的新序列。
如上所述的基于M-FSK调制的接收方法，其中，非重复序列包括基于M-FSK序列调制的非重复序列，也适合其他序列或其他调制方式，支持用CAZAC序列和ZadoffChu序列。
如上所述的基于M-FSK调制的接收方法，其中，互相关滑动FFT的时频同步技术，具体为基于接收M-FSK调制序列与本地序列滑动FFT方法，可扩展本地序列用于同样采样率接收信号作共轭点乘，达到去序列信息功能；变换到频域求取最大值和频域位置信息，得到此刻的相关峰值和用于频偏估计的值，比较不同时刻的峰值，峰值最大值，且大于一定门限即为前导的时间同步点，根据同步时刻频点位置与直流频点间隔所代表频率大小求取频偏值。
如上所述的基于M-FSK调制的接收方法，其中，自适应可扩展FFT的M-FSK数据解调技术，具体为根据频点间隔SCS/符号时长/调制频点数解调可扩展Advanced M-FSK发送符号，自适应解调基于M-FSK调制的数据解调。
如上所述的基于M-FSK调制的接收方法，其中，基于频域峰值作为相关合并系数的多天线合并技术，数据符号解调合并是基于每个M-FSK符号的合并，其每根天线合并权值为M-FSK符号变换到频域后能量所有频点最大所对应的值或仅保留调制频点上最大值。
如上所述的基于M-FSK调制的接收方法，其中，基于非重复序列同步多天线合并技术，其每根天线合并权值通过M-FSK符号的频域上能量最大所对应值。
本申请还提供一种基于M-FSK调制的接收方法，对包括Preamble帧、SYNC帧和Data帧的帧结构进行M-FSK解调，具体包括：
解调Preamble帧：若Preamble帧为重复序列且每个符号采用M-FSK调制，则采用自相关的时频同步技术进行Preamble帧的SNR检测与时频同步；若Preamble帧为非重复序列，则采用互相关滑动FFT的时频同步技术进行Preamble帧的SNR检测与时频同步；
解调SYNC帧和/或Data帧：采用自适应可扩展FFT的M-FSK数据解调技术获得最大似然检测性能。
如上所述的基于M-FSK调制的接收方法，其中，基于频域峰值作为相关合并系数的多天线合并技术，数据符号解调合并是基于每个M-FSK符号的合并，其每根天线合并权值为M-FSK符号变换到频域后能量所有频点最大所对应的值或仅保留调制频点上最大值。
如上所述的基于M-FSK调制的接收方法，其中，基于非重复序列同步多天线合并技术，其每根天线合并权值通过M-FSK符号的频域上能量最大所对应值。
如上所述的基于M-FSK调制的接收方法，其中，SNR检测与时频同步，具体包括：
①基于非重复前导序列，同步时刻点，去序列信息的频域峰值或峰值附近的能量即为信号能量，信号能量外为噪声能量，根据信号能量与噪声能量求得SNR；
②基于M-FSK数据符号，变换到频域后，频域峰值或峰值附近的点总能量即为信号能量，信号能量外频点为噪声能量，根据信号能量与噪声能量求得SNR。
本申请还提供一种基于M-FSK调制的接收机，包括：所述接收机执行上述任一项所述的于M-FSK调制的接收方法。
本申请实现的有益效果如下：
1、本申请通过接收机相关技术，使基于Advanced M-FSK达到较低的灵敏度，同时适应各种多径和Doppler场景；
2、本申请采用同步技术，使检测技术灵敏度大幅度提升，频偏较大时也能频率同步，可以节约发送端的TCXO；
3、本申请采用基于自适应的FFT的解调技术，可以获得最大似然解调性能；
4、本申请采用多天线合并技术，使接收端获得能量与分集增益；
5、本申请的M-FSK能量检测与SNR的测量方法，使接收端能较准确获得相应接收情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是基于零中频的M-FSK数字解调先进接收机算法示意图；
图2是本申请实施例一提供的一种基于M-FSK调制的接收方法示意图；
图3是接收机对于重复序列Preamble帧的接收示意图；
图4是Preamble帧序列与自相关值的关联关系示意图；
图5是接收机对于非重复序列Preamble帧的接收示意图；
图6是非重复序列Preamble帧接收时同步点最大值频偏间隔示意图；
图7是基于FFT自适应的接收机算法的实例图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请的基于M-FSK调制的接收机及接收方法是基于专利申请202011132046.0与202011402522.6所提供的Advanced M-FSK发射技术而设计的相应接收机及接收方法，由上述申请的发射机与本申请的接收机共同构成基于Advanced M-FSK的LPWAN技术。本申请详细介绍基于Advanced M-FSK发射自适应可扩展接收机技术，其具有在低信噪比检测能力，抗频偏能力，测量技术，多天线合并获取能量和分集增益技术和可扩展的解调技术。
在介绍本申请提供的一种基于M-FSK调制的接收机及接收方法之前，先定义本申请基于M-FSK调制技术(本申请把可自适应或可配置的M-FSK调制发送技术以及相应的接收机技术称为advanced M-FSK技术)的发送端帧结构，如下所示：
Preamble(M-FSK) SYNC(M-FSK) Data(M-FSK)
其中，Preamble帧用于帧检测和帧同步；SYNC帧用于数据格式的制定；Data帧采用编码或无编码调制到M-FSK上发送，即支持不同的调制与编码策略(Modulation andCoding Scheme)。Preamble帧和SYNC帧既可以兼容现有的2FSK或2GFSK格式(即采用2FSK或2GFSK调制)，也可以采用更高阶的调制技术，即本申请实现的Advanced M-FSK调制技术中调制阶数M＝2n，n为整数且n≥1。另外，为了减少频谱泄露，M-FSK调制保持符号间相位连续，即M-CPFSK；为了进一步减少频谱泄露，增加高斯滤波，即M-GFSK；本申请中M-FSK包含此两种调制方式。
M-FSK调制方法兼容原有2FSK或2GFSK格式，Preamble帧采用原有2FSK或2GFSK格式发送、SYNC码采用2FSK或2GFSK调制，SYNC帧包含多种调制信息，若其中调制信息与原有2FSK或2GFSK格式一样，则Data帧采用原有2FSK或2GFSK格式；如果其中调制信息不一样，则Data帧的帧结构根据预先约定调制发射。
M-FSK调制方法的调制阶数M大于等于2，Preamble帧、SYNC帧和Data帧都采用M-FSK格式调制；
其中，Preamble帧的格式或所发送序列信息不同于原有2FSK或2GFSK格式；具体可以有以下几种形式：
①Preamble码可以为重复序列，最小重复粒度为N个符号，N≥2，总的Preamble码符号数为N的整数倍；
②所述Preamble码为使用2FSK或2GFSK调制的不重复的m序列，其中m序列是最长线性移位寄存器序列的简称，顾名思义，m序列是由多级移位寄存器或其延迟元件通过线性反馈产生的最长的码序列；在二进制移位寄存器中，若n为移位寄存器的级数，n级移位寄存器共有2n个状态，除去全0状态外还剩下2n-1中状态，因此它能产生的最大长度的码序列为2n-1位；
③Preamble码可以不同于原有格式，即可以不用M-FSK调制；Preamble支持用CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto Correlation)序列，如采用ZadoffChu序列，此序列恒包络特性，良好的相关性。
实施例一
本申请实施例一提供一种基于M-FSK调制的接收方法，采用如图1所示的基于零中频的M-FSK数字解调先进接收机算法，并基于上述M-FSK调制发射技术实现；如图2所示，所述基于M-FSK调制的接收方法包括：
(1)解调Preamble帧
预先发射机和接收机约定双方帧结构的配置，包括调制阶数M、Preamble帧序列形式等，由于在发射机的M-FSK调制方法中，Preamble帧可以设计为重复序列或不重复序列，因此在接收机进行解调时也需要对重复序列或不重复序列的Preamble帧进行相应的解调处理：
①若Preamble帧为重复序列且每个符号采用M-FSK调制，则采用自相关的时频同步技术进行Preamble帧的M-FSK解调；
其中，自相关序列时延为最小重复序列符号数的倍数，自相关长度为序列长度减去自相关的两序列时延；同步点为自相关峰值点所对应的前导同步点，频偏为根据自相关峰值位置的相位和自相关两项序列时延求得。
以2FSK调制重复序列为例，接收机对于Preamble帧的接收如图3所示，假设重复序列比特位[1010.....10]，共K个比特，即Preamble帧的符号数为K，OSR(oversampling)为每个符号的采样数，则发射机Preamble帧序列长度为K*OSR，由于在帧结构传输过程中存在符号时延，则在接收机中接收到的自相关的Preamble帧序列长度为(K-zz)*OSR，zz为自相关时的时延符号数，为最小重复序列的符号数的倍数，取值范围为2到K/2，前后自相关得到新序列Corr(k)；其中，Preamble帧序列是从无到有、再从有到无，因此自相关值是逐渐变大，然后又逐渐变小，当自相关值最大时，且大于一定的门限，即接收到完整的Preamble完整序列，该时刻即为前导的同步点(图4为Preamble帧序列与自相关值的关联关系示意图)。
此时根据相关值幅度最大值相位估计、自相关值、时延符号数以及M-FSK符号时长T计算得到的频偏估计为：CFO＝phase(Corr(kmax))/(2π*(T*zz))，其中phase代表求取相位，根据复数的实虚计算相位；
本申请采用自相关的时频同步技术进行Preamble帧的检测与时频同步，使得接收Preamble帧所用的计算量较低。
②若Preamble帧为非重复序列(例如伪随机序列)，则采用互相关滑动FFT的时频同步技术进行Preamble帧的M-FSK解调；其中，非重复序列包括基于M-FSK序列调制的非重复序列，也适合其他序列或其他调制方式，如CAZAC序列、ZadoffChu序列等。
本申请基于非重复序列前导的互相关滑动FFT的时频同步技术，是基于接收M-FSK调制序列与本地序列滑动FFT方法；可扩展本地序列(即采样速率可变)作用于同样采样率接收信号作共轭点乘，达到去序列信息功能。变换到频域求取最大值和频域位置信息，得到此刻的相关峰值和用于频偏估计的值，比较不同时刻的峰值，峰值最大值，且大于一定门限即为前导的时间同步点，然后根据同步时刻点的频域位置求取频偏值。
以2FSK调制非重复序列为例，接收机对于Preamble帧的接收如图5所示，假设有K个2-FSK的前导符号，每个符号时长为T，每个符号采样数为OSR，则采样率为T/OSR，本地序列长度为K*OSR；图5中t0,t1,t2…为不同的采样时刻，每一个时刻的操作步骤为：接收序列与本地序列Preamble signal s(n)做一些相乘等操作后适当补零到2的幂次方长度，达到去序列信息目的，通过FFT变换到频域，在频域求幅度最大值c(t(k))以及相应的频点位置f(t(k))；其中，频域序列最大值序列绝对值最大点所对应的时刻即为前导的同步时刻，即
Figure BDA0003007812260000061
由于频偏估计范围与采样率有关，如果采样速率更高，且低通滤波器带宽更大，则容忍的频偏范围更大，因此根据同步时刻频点位置与直流频点间隔所代表频率大小求取频偏值，例如图6所示的同步点最大值频偏间隔示意图，假设低通滤波器带宽为120kHz，则频偏允许范围为±60kHz。
本申请采用互相关滑动FFT的时频同步技术进行Preamble帧的检测与时频同步，对频偏不敏感，能够大大提升M-FSK检测与同步的灵敏度，同时检测灵敏度低，可以较大范围求取容忍频偏，则意味着终端可以不用较高晶振精度。
(2)解调SYNC帧和/或Data帧：采用自适应可扩展FFT的M-FSK数据解调技术进行SYNC帧和Data帧的M-FSK解调；自适应根据频点间隔SCS/符号时长/调制频点数三个参数解调可扩展Advanced M-FSK发送符号，自适应解调基于M-FSK调制的数据解调。
本申请实施例中，SYNC帧和Data帧的解调方式相同，均采用自适应可扩展FFT的M-FSK数据解调技术进行解调，在后续译码时可以采用不同的译码方式进行译码，本申请主要公开的是解调方法，对于译码方式在此不作限定；
本申请所述的接收机采用的是基于FFT自适应的接收机算法，通过合适的采样频率SamplingRate(SR)，根据载波间隔SCS以及符号速率时长T，确定FFTSzie和频点位置，具体包括：
①由信号带宽决定采样频率：信号带宽BW＝SCS×2K，采样频率要满足SR＞＝SCS×2K。SR越大抗抗扰性越强。
②根据采样频率SR以及符号时长T确定了FFTSize：每个符号采样点数为OSR＝SR*T，通过补零方式至少填充到2K，如果M-FSK符号OSR值超过此点数，通过补零的方式，则选择合适的n到2K×2n。此方法最大好处是获取了M-FSK所有能量，如果OFDM有循环前缀，则为了减少符号间的干扰，可以去掉M-FSK符号前面一点符号能量。
③根据符号时长T和载波间隔SCS计算调制频点载波位置间隔SCSSize：
SCSSize＝ceil((2K×2n)/(SR*(1/SCS))＝ceil(T*SCS)
其中，ceil函数为向上取整。
④滤波，根据M、SCSSize和FFTSize，确定调制频点位置；频域上仅保留调制频点的值，其他值置为零；
⑤比较对应调制频点上幅值大小，能量最大值的所在频点即为调制频点，根据频点解调调制比特。
实例计算：参数为SCS＝7.5kHz；M＝16(即K＝4)；T＝1/(4.8kHz)。
则根据计算SR>＝7.5*16＝120kHz；取SR＝480kHz，OSR＝SR*T＝100；FFTSize＝128；SCSSize＝ceil(T*SCS)＝2。
根据M＝16，FFTSize＝128，以及SCSSize＝2，如图7所示FFT后，直流载波循环移位到中心位置FFTSize/2+1＝65，调制频点位置如下(50:2:80)的位置。
本申请采用自适应可扩展FFT的M-FSK数据解调技术，能够获得最大似然检测性能，且能够最大化地获取M-FSK符号所有的能量，特别适合低速窄带通信的解调。
实施例二
本申请实施例二提供一种基于M-FSK调制的接收方法，对包括Preamble帧、SYNC帧和Data帧的帧结构进行M-FSK解调，具体包括：
解调Preamble帧：若Preamble帧为重复序列且每个符号采用M-FSK调制，则采用自相关的时频同步技术进行Preamble帧的SNR检测与时频同步；若Preamble帧为非重复序列，则采用互相关滑动FFT的时频同步技术进行Preamble帧的SNR检测与时频同步；
解调SYNC帧和/或Data帧：采用自适应可扩展FFT的M-FSK数据解调技术获得最大似然检测性能。
本申请提供M-FSK能量检测与SNR的测量方法，使得接收机能够较准确地获得相应接收情况。其中能量计算可以利用数据符号，也可以利用Preamble序列符号，频域峰值能量即为有用信号的能量。若利用数据符号，则有用信号的能量为频域上能量值最大点的能量
Figure BDA0003007812260000081
若利用Preamble序列符号，则为同步时刻频域上能量值最大点的能量。
本申请通过基于M-FSK或M-FSK调制序列在频域上信噪分离的测量技术，可以分别求得信号能量以及噪声大小，进而可计算出信噪比大小，具体包括：
①基于非重复前导序列，同步时刻点，去序列信息的频域峰值或峰值附近的能量即为信号能量，信号能量外为噪声能量，根据信号能量与噪声能量求得SNR；
②基于M-FSK数据符号，变换到频域后，频域峰值或峰值附近的点总能量即为信号能量，信号能量外频点为噪声能量，根据信号能量与噪声能量求得SNR。
因考虑峰值能量泄露，可以统计峰值频点附近的几个频点作为信号能量值，即
Figure BDA0003007812260000082
能量可以作为判断接收到有用信号大小，即RSSI计算；
计算干扰与噪声，即用总能量减去信号能量：
Figure BDA0003007812260000083
计算信噪比SNR为：SNR＝10*log10(Energy/Noise)，SNR可以判断空口信道情况。
实施例三
本申请实施例三提供一种基于M-FSK多天线合并技术实现信号接收的方法，包括基于频域峰值作为相关合并系数的多天线合并技术和/或基于非重复序列同步多天线合并技术，使接收端获得能量与分集增益。多天线合并技术采用的是最大比合并方法或相干合并方法，可以在时域进行也可以在频域进行。通常通信系统中为了获取天线加权系数需要特殊的导频符号用于估计相应天线权值，本发明不需要任何导频，仅用M-FSK的数据符号即可用于不同天线数据符号合并，另外也可以用导频序列求取天线合并系数。
本申请实施例中，数据符号解调合并基于频域峰值作为相关合并系数的多天线合并技术，采样相干或非相干合并方法基于每个M-FSK符号的合并，其每根天线合并权值为M-FSK符号变换到频域后能量所有频点最大所对应的值或仅保留调制频点上最大值；基于非重复序列同步多天线合并技术，采样相干或非相干合并方法，其每根天线合并权值通过M-FSK符号的频域上能量最大所对应值。
其中，求取天线合并系数具体包括如下子步骤：
Step1、计算权值
数据符号解调合并是基于每个M-FSK符号的合并，其每根天线合并权值为M-FSK符号变换到频域后能量所有频点最大所对应的值或仅保留调制频点上最大值aie-jθ，或基于滤波后，仅保留调制频点后获得的最大值aie-jθ；基于非重复序列同步多天线合并技术，其每根天线合并权值为每个时刻频域上能量最大所对应的值aie-jθ；
Step2、计算补偿值
补偿值即为去除最大值位置及其附近三个点外其他所有点的能量Ni(也可以为计算30KHz内的能量)，Ni表示第i个点的能量；
Step3、计算补偿系数
以天线0为标准，补偿系数
Figure BDA0003007812260000091
Step4、将各天线做合并
得到的天线合并系数
Figure BDA0003007812260000092
如果前端多天线接收时，干扰不一致，则需要归一化合并系数能量，根据SNR计算出βi，SNR越大则合并系数更大，采用下式进行非相干合并：
Figure BDA0003007812260000093
本申请基于M-FSK多天线合并技术，采用相干或非相干合并方法能够达到不需要额外的导频，即可以获得多天线合并增益。
实施例四
本申请实施例四提供一种基于M-FSK调制的接收机，所述接收机执行实施例一至三的方法。
以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种基于M-FSK调制的接收方法，其特征在于，对包括Preamble帧、SYNC帧和Data帧的帧结构进行M-FSK解调，具体包括：
解调Preamble帧：若Preamble帧为重复序列且每个符号采用M-FSK调制，则采用自相关的时频同步技术进行Preamble帧的M-FSK解调；若Preamble帧为非重复序列，则采用互相关滑动FFT的时频同步技术进行Preamble帧的M-FSK解调；
解调SYNC帧和/或Data帧：采用自适应可扩展FFT的M-FSK数据解调技术进行SYNC帧和Data帧的M-FSK解调。
2.如权利要求1所述的基于M-FSK调制的接收方法，其特征在于，若Preamble帧为重复序列且每个符号采用M-FSK调制，前后Preamble帧序列自相关得到新序列，满足门限基础上，同步点为自相关峰值点所对应的前导同步点，当自相关值最大时即代表接收到完整的Preamble序列。
3.如权利要求2所述的基于M-FSK调制的接收方法，其特征在于，根据相关值幅度最大值自相关值、时延符号数zz以及M-FSK符号时长T计算得到的频偏估计为：CFO＝phase(Corr(Kmax))/(2π*(T*zz))，其中phase代表求取相位，根据复数的实虚计算相位，Corr(k)为前后Preamble帧序列自相关得到的新序列。
4.如权利要求1所述的基于M-FSK调制的接收方法，其特征在于，非重复序列包括基于M-FSK序列调制的非重复序列，也适合其他序列或其他调制方式，支持用CAZAC序列和ZadoffChu序列。
5.如权利要求1或4所述的基于M-FSK调制的接收方法，其特征在于，互相关滑动FFT的时频同步技术，具体为基于接收M-FSK调制序列与本地序列滑动FFT方法，可扩展本地序列用于同样采样率接收信号作共轭点乘，达到去序列信息功能；变换到频域求取最大值和频域位置信息，得到此刻的相关峰值和用于频偏估计的值，比较不同时刻的峰值，峰值最大值，且大于一定门限即为前导的时间同步点，根据同步时刻频点位置与直流频点间隔所代表频率大小求取频偏值。
6.如权利要求1所述的基于M-FSK调制的接收方法，其特征在于，自适应可扩展FFT的M-FSK数据解调技术，具体为根据频点间隔SCS/符号时长/调制频点数解调可扩展AdvancedM-FSK发送符号，自适应解调基于M-FSK调制的数据解调。
7.如权利要求1所述的基于M-FSK调制的接收方法，其特征在于，基于频域峰值作为相关合并系数的多天线合并技术，数据符号解调合并是基于每个M-FSK符号的合并，其每根天线合并权值为M-FSK符号变换到频域后能量所有频点最大所对应的值或仅保留调制频点上最大值。
8.如权利要求1所述的基于M-FSK调制的接收方法，其特征在于，基于非重复序列同步多天线合并技术，其每根天线合并权值通过M-FSK符号的频域上能量最大所对应值。
9.一种基于M-FSK调制的接收方法，其特征在于，对包括Preamble帧、SYNC帧和Data帧的帧结构进行M-FSK解调，具体包括：
解调Preamble帧：若Preamble帧为重复序列且每个符号采用M-FSK调制，则采用自相关的时频同步技术进行Preamble帧的SNR检测与时频同步；若Preamble帧为非重复序列，则采用互相关滑动FFT的时频同步技术进行Preamble帧的SNR检测与时频同步；
解调SYNC帧和/或Data帧：采用自适应可扩展FFT的M-FSK数据解调技术获得最大似然检测性能。
10.如权利要求9所述的基于M-FSK调制的接收方法，其特征在于，基于频域峰值作为相关合并系数的多天线合并技术，数据符号解调合并是基于每个M-FSK符号的合并，其每根天线合并权值为M-FSK符号变换到频域后能量所有频点最大所对应的值或仅保留调制频点上最大值。
11.如权利要求9所述的基于M-FSK调制的接收方法，其特征在于，基于非重复序列同步多天线合并技术，其每根天线合并权值通过M-FSK符号的频域上能量最大所对应值。
12.如权利要求9所述的基于M-FSK调制的接收方法，其特征在于，SNR检测与时频同步，具体包括：
①基于非重复前导序列，同步时刻点，去序列信息的频域峰值或峰值附近的能量即为信号能量，信号能量外为噪声能量，根据信号能量与噪声能量求得SNR；
②基于M-FSK数据符号，变换到频域后，频域峰值或峰值附近的点总能量即为信号能量，信号能量外频点为噪声能量，根据信号能量与噪声能量求得SNR。
13.一种基于M-FSK调制的接收机，其特征在于，包括：所述接收机执行如权利要求1-12任一项所述的于M-FSK调制的接收方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112311711A (zh) * 2020-10-21 2021-02-02 上海纵行实业有限公司 一种m-fsk调制方法、装置及系统
CN113746768A (zh) * 2021-09-16 2021-12-03 厦门纵行信息科技有限公司 一种低功耗频点索引调制方法、发送机及其接收机
WO2022213764A1 (zh) * 2021-04-06 2022-10-13 上海纵行企业发展有限公司 一种基于m-fsk调制的接收机及其接收方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117240411B (zh) * 2023-11-15 2024-01-30 湖南中电星河电子有限公司 突发帧捕获方法、装置及设备

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040081205A1 (en) * 2001-02-01 2004-04-29 Coulson Alan James Maximum likelihood synchronization for a communications system using a pilot symbol
CN1964337A (zh) * 2005-11-11 2007-05-16 华为技术有限公司 一种频偏估计方法
CN102143117A (zh) * 2011-03-31 2011-08-03 福州大学 基于dtmb系统多载波接收机的时频同步联合估计方法
US20120207231A1 (en) * 2011-02-10 2012-08-16 Hongyuan Zhang Multi-clock phy preamble design and detection
CN104717168A (zh) * 2013-12-13 2015-06-17 天津工业大学 正交频分复用超宽带系统抗多径定时同步方案
US20150237178A1 (en) * 2011-02-10 2015-08-20 Marvell World Trade Ltd. Multi-clock phy preamble design and detection
CN106464643A (zh) * 2014-05-01 2017-02-22 马维尔国际贸易有限公司 多时钟phy前导码设计和检测
CN106998243A (zh) * 2017-03-09 2017-08-01 西安交通大学 基于匹配滤波辅助的延迟自相关帧到达检测方法
CN107360624A (zh) * 2017-08-07 2017-11-17 西安交通大学 一种基于多段重复前导序列的平滑自相关定时粗同步方法
CN112311711A (zh) * 2020-10-21 2021-02-02 上海纵行实业有限公司 一种m-fsk调制方法、装置及系统
CN112583750A (zh) * 2020-12-04 2021-03-30 厦门纵行信息科技有限公司 一种基于m-fsk的速率控制与接收方法及其收发机

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8199706B2 (en) * 2006-10-27 2012-06-12 Texas Instruments Incorporated Random access design for high doppler in wireless networks
US9439194B2 (en) * 2013-03-15 2016-09-06 Robert Bosch Gmbh Method for robust real-time wireless industrial communication
US11229050B2 (en) * 2019-03-29 2022-01-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for frame based equipment operation of NR unlicensed
CN113114601B (zh) * 2021-04-06 2022-03-18 上海纵行企业发展有限公司 一种基于m-fsk调制的接收机及其接收方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040081205A1 (en) * 2001-02-01 2004-04-29 Coulson Alan James Maximum likelihood synchronization for a communications system using a pilot symbol
CN1964337A (zh) * 2005-11-11 2007-05-16 华为技术有限公司 一种频偏估计方法
US20120207231A1 (en) * 2011-02-10 2012-08-16 Hongyuan Zhang Multi-clock phy preamble design and detection
US20150237178A1 (en) * 2011-02-10 2015-08-20 Marvell World Trade Ltd. Multi-clock phy preamble design and detection
CN102143117A (zh) * 2011-03-31 2011-08-03 福州大学 基于dtmb系统多载波接收机的时频同步联合估计方法
CN104717168A (zh) * 2013-12-13 2015-06-17 天津工业大学 正交频分复用超宽带系统抗多径定时同步方案
CN106464643A (zh) * 2014-05-01 2017-02-22 马维尔国际贸易有限公司 多时钟phy前导码设计和检测
CN106998243A (zh) * 2017-03-09 2017-08-01 西安交通大学 基于匹配滤波辅助的延迟自相关帧到达检测方法
CN107360624A (zh) * 2017-08-07 2017-11-17 西安交通大学 一种基于多段重复前导序列的平滑自相关定时粗同步方法
CN112311711A (zh) * 2020-10-21 2021-02-02 上海纵行实业有限公司 一种m-fsk调制方法、装置及系统
CN112583750A (zh) * 2020-12-04 2021-03-30 厦门纵行信息科技有限公司 一种基于m-fsk的速率控制与接收方法及其收发机

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHAR-DIR CHUNG; WEI-CHANG CHEN: "Preamble Sequence Design for Spectral Compactness and Initial Synchronization in OFDM", 《 IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY》 *
CHRISTIAN BLUEMM; CHRISTOPH HELLER; ROBERT WEIGEL: "Robust time and frequency synchronization for OFDM systems with maximum spectrum flexibility", 《 2012 IEEE-APS TOPICAL CONFERENCE ON ANTENNAS AND PROPAGATION IN WIRELESS COMMUNICATIONS (APWC)》 *
杨卓凯: "基于重复序列DFT信噪比估计的频域均衡技术", 《现代导航》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112311711A (zh) * 2020-10-21 2021-02-02 上海纵行实业有限公司 一种m-fsk调制方法、装置及系统
CN112311711B (zh) * 2020-10-21 2022-04-15 上海纵行实业有限公司 一种m-fsk调制方法、装置及系统
WO2022213764A1 (zh) * 2021-04-06 2022-10-13 上海纵行企业发展有限公司 一种基于m-fsk调制的接收机及其接收方法
CN113746768A (zh) * 2021-09-16 2021-12-03 厦门纵行信息科技有限公司 一种低功耗频点索引调制方法、发送机及其接收机
CN113746768B (zh) * 2021-09-16 2024-03-01 厦门纵行信息科技有限公司 一种低功耗频点索引调制方法、发送机及其接收机

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