CN114978428B - 抗多普勒干扰的无线传输方法、系统及存储介质 - Google Patents

抗多普勒干扰的无线传输方法、系统及存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN114978428B
CN114978428B CN202210576427.0A CN202210576427A CN114978428B CN 114978428 B CN114978428 B CN 114978428B CN 202210576427 A CN202210576427 A CN 202210576427A CN 114978428 B CN114978428 B CN 114978428B
Authority
CN
China
Prior art keywords
data stream
rule
module
modulated
interleaving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210576427.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114978428A (zh
Inventor
谢桂辉
张帅
蔡红涛
胡轶斯
焦向开
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan No 2 Ship Design And Research Institute No 719 Research Institute Of China Shipbuilding Corp
Zhongshan Zhilian Future Technology Co ltd
Original Assignee
Wuhan No 2 Ship Design And Research Institute No 719 Research Institute Of China Shipbuilding Corp
Zhongshan Zhilian Future Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan No 2 Ship Design And Research Institute No 719 Research Institute Of China Shipbuilding Corp, Zhongshan Zhilian Future Technology Co ltd filed Critical Wuhan No 2 Ship Design And Research Institute No 719 Research Institute Of China Shipbuilding Corp
Priority to CN202210576427.0A priority Critical patent/CN114978428B/zh
Publication of CN114978428A publication Critical patent/CN114978428A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114978428B publication Critical patent/CN114978428B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/004Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
    • H04L1/0056Systems characterized by the type of code used
    • H04L1/0071Use of interleaving
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/01Reducing phase shift
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/0001Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff
    • H04L1/0002Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the transmission rate
    • H04L1/0003Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the transmission rate by switching between different modulation schemes
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/0001Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff
    • H04L1/0009Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the channel coding
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/004Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
    • H04L1/0056Systems characterized by the type of code used
    • H04L1/0059Convolutional codes
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/16Central resource management; Negotiation of resources or communication parameters, e.g. negotiating bandwidth or QoS [Quality of Service]
    • H04W28/18Negotiating wireless communication parameters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Error Detection And Correction (AREA)

Abstract

本发明实施例公开了一种抗多普勒干扰的无线传输方法、系统及存储介质,该方法应用于LoRa通信网络,包括:将待处理数据流u按码率高低分流得到第一数据流u1和第二数据流u2;对第一数据流u1按第一规则进行编码和交织处理,得到第三数据流s1;对第二数据流u2按第二规则进行编码和交织处理,得到第四数据流s2,第二规则不同于第一规则;对第三数据流s1和第四数据流s2进行合流处理,得到待调制数据流s;调制待调制数据流s,得到调制信号w;通过信道发送调制信号w。本发明实施例所提供的抗多普勒干扰的无线传输方法、系统及存储介质,用以解决LoRa在解调时解调误比特率偏高的问题。

Description

抗多普勒干扰的无线传输方法、系统及存储介质
技术领域
本发明涉及通信技术领域,尤其是一种抗多普勒干扰的无线传输方法、系统及存储介质。
背景技术
LoRa通信技术具有功耗低、抗干扰能力强以及传输距离远等特点,是被大力推广的一种低功耗广域物联网通信技术。关于LoRa技术抗多普勒干扰的研究主要集中在使用预测频偏的方法,该方法通过预测得到的频率偏移,对接收端接收到的信号进行频率补偿的形式,达到抵抗多普勒干扰的效果。目前,基于预测频偏的方法均是在高信噪比的情况下可以实现较好的预测效果,因此研究低信噪比环境下的抗多普勒干扰技术,具有十分重要的应用价值。
而LoRa系统的调制技术在多普勒干扰环境下仍然存在一定的解调误比特率,如何通过研究分析得到解调误比特的规律以及基于该规律研制出解决的技术方案,是急需进一步研究的方向。
发明内容
本发明实施例提供一种抗多普勒干扰的无线传输方法、系统及存储介质,用以解决LoRa在解调时解调误比特率偏高的问题。
本发明实施例一方面提供的一种抗多普勒干扰的无线传输方法,应用于LoRa通信网络,包括:
将待处理数据流u按码率高低分流得到第一数据流u1和第二数据流u2
对第一数据流u1按第一规则进行编码和交织处理,得到第三数据流s1
对第二数据流u2按第二规则进行编码和交织处理,得到第四数据流s2,第二规则不同于第一规则;
对第三数据流s1和第四数据流s2进行合流处理,得到待调制数据流s;
调制待调制数据流s,得到调制信号w;
通过信道发送调制信号w。
进一步地,在通过信道发送调制信号w的步骤之后,还包括:
获取经信道传输的调制信号w,得到带噪声的接收信号r;
对接收信号r进行解调得到解调数据流z;
将解调数据流z按码率高低分流得到第五数据流z1和第六数据流z2
对第五数据流z1按第三规则进行解交织和译码处理,得到第七数据流;
对第六数据流z2按第四规则进行解交织和译码处理,得到第八数据流,第四规则不同于第三规则;
对第七数据流和第八数据流进行合流处理,得到输出信息
进一步地,对第一数据流u1按第一规则进行编码和交织处理,得到第三数据流s1的步骤,包括:
对第一数据流u1按第一规则进行咬尾卷积码级联随机交织形成第三数据流s1
对第二数据流u2按第二规则进行编码和交织处理,得到第四数据流s2的步骤,包括:
对第二数据流u2按第二规则进行咬尾卷积码级联随机交织形成第四数据流s2
进一步地,调制待调制数据流s,得到调制信号w的步骤,包括:
基于CSS调制待调制数据流s,得到调制信号w。
进一步地,对接收信号r进行解调得到解调数据流z的步骤,包括:
采用最大对数似然比的软解调方案对接收信号r进行解调得到解调数据流z。
进一步地,将待处理数据流u按码率高低分流得到第一数据流u1和第二数据流u2的步骤,包括:
将长度为L的待处理数据流u转换成A+B行、Xmin列的第一矩阵;其中L=(A+B)*XminCR1表示较低的码率,CR2表示较高的码率,m表示将调制符号中最低位的m个比特进行CR1码率的编码;
将第一矩阵中前A列数据分到第一数据流u1中,将第一矩阵中其余列分到第二数据流u2中;
对第三数据流s1和第四数据流s2进行合流处理,得到待调制数据流s的步骤,包括:
将第三数据流s1转换成(SF-m)行Xmin列的第二矩阵、将第四数据流s2转换成m行Xmin列的第三矩阵;
将第二矩阵和第三矩阵按照先后顺序进行合并,得到数据流s。
进一步地,将待处理数据流u按码率高低分流得到第一数据流u1和第二数据流u2的步骤,包括:
以待处理数据流u中每SF个bit为一个符号S,在符号S中,将从左往右的n(n<SF)个bit分流至第一数据流u1中,其余的bit全部分流至第二数据流u2中。
本发明实施例提供的抗多普勒干扰的无线传输方法,通过在调制阶段将数据按高低位比特进行分流,并对低位比特和高位比特的符号采用不同编码码率的方法,达到对解调符号中易错比特有效纠正的效果,进而提升LoRa的抗多普勒干扰性能。
本发明实施例另一方面提供的一种抗多普勒干扰的无线传输系统,应用于LoRa通信网络,包括:
第一分流模块,用于将待处理数据流u按码率高低分流得到第一数据流u1和第二数据流u2
第一处理模块,与第一分流模块相连接,用于对第一数据流u1按第一规则进行编码和交织处理,得到第三数据流s1;用于对第二数据流u2按第二规则进行编码和交织处理,得到第四数据流s2;第二规则不同于第一规则;
第一合流模块,与第一处理模块相连接,用于对第三数据流s1和第四数据流s2进行合流处理,得到待调制数据流s;
调制模块,与第一合流模块相连接,用于调制待调制数据流s,得到调制信号w;
发送模块,与调制模块相连接,用于通过信道发送调制信号w。
进一步地,还包括:
接收模块,与发送模块相连接,用于获取经信道传输的调制信号w,得到带噪声的接收信号r;
解调模块,与接收模块相连接,用于对接收信号r进行解调得到解调数据流z;
第二分流模块,与解调模块相连接,用于将解调数据流z按码率高低分流得到第五数据流z1和第六数据流z2
第二处理模块,用于对第五数据流z1按第三规则进行解交织和译码处理,得到第七数据流;用于对第六数据流z2按第四规则进行解交织和译码处理,得到第八数据流;
第二合流模块,用于对第七数据流和第八数据流进行合流处理,得到输出信息
本发明实施例再一方面提供的一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现如上述抗多普勒干扰的无线传输方法的步骤。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例的附图,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是不同多普勒频偏的CCR-LoRa误码率曲线;
图2是本发明实施例抗多普勒干扰的无线传输方法的一个实施例的流程示意图;
图3是本发明实施例抗多普勒干扰的无线传输方法的另一个实施例的流程示意图;
图4是本发明实施例的DRC-CCR-LoRa物理层;
图5是本发明实施例的DRC-CCR-LoRa物理层数据处理流程图;
图6是本发明实施例的SF=7时DRC-CCR-LoRa物理层的抗多普勒性能误码率曲线图;
图7是本发明实施例的SF=12时DRC-CCR-LoRa物理层的抗多普勒性能误码率曲线图;
图8是本发明实施例抗多普勒干扰的无线传输系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
下面将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,所描述的实施例仅仅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,本领域普通技术人员在没有作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。
LoRa系统的核心是CSS调制技术,通过研究CSS调制技术在多普勒干扰环境下的解调误比特规律,本发明实施例发现在多普勒干扰下解调符号的低位比特更容易出现错误,如表1和表2所示。其中,|Δf|表示多普勒频偏的绝对值,α代表B/2SF,B表示信号的带宽,SF表示扩频因子,SNR表示信噪比,k代表解调符号的第k位比特。从表1和表2可以看出,SF=7、12的情况下,在相同的SNR,当k=0和k=1的时候存在大量的误比特,且随着m的增加误比特个数逐渐减少。纠正解调符号低位比特出现的大量错误,将会有效改善LoRa技术抵抗多普勒干扰的性能。
SNR -25 -20 -15 -10 -5 0
k=6 3785 1548 301 110 102 105
k=5 3823 1622 404 214 212 204
k=4 3967 1807 627 452 435 420
k=3 3980 2119 1048 861 841 837
k=2 4196 2732 1863 1732 1704 1694
k=1 4594 3916 3433 3438 3455 3398
k=0 5500 6252 6748 6792 6764 6742
表1SF=7,|Δf|=α解调符号中不同位置的比特错误个数
SNR -30 -25 -20 -15 -10 -5
k=11 2225 755 80 7 5 1
k=10 2284 746 91 7 5 2
k=9 2278 756 92 10 10 4
k=8 2262 795 103 18 25 9
k=7 2243 786 115 32 44 25
k=6 2252 766 123 55 67 57
k=5 2307 884 183 119 121 110
k=4 2359 943 335 263 241 232
k=3 2397 1046 570 490 460 463
k=2 2523 1432 1055 1001 967 983
k=1 2735 2140 2039 2007 1953 2002
k=0 3211 3716 3934 3909 3932 4000
表2SF=12,|Δf|=α解调符号中不同位置的比特错误个数
LoRa在多普勒环境下的误码率曲线如图1所示。从图1的仿真结果可以看出,不同SF在相同比例α的多普勒频偏环境中,误码率曲线走势基本一致,当|Δf|=0.5α时有大量误码出现,当|Δf|>0.5α时误码率不再随SNR的增加而减少,出现误码率平层。
基于以上研究,请参见图2,本发明实施例的一种抗多普勒干扰的无线传输方法,应用于LoRa通信网络,包括:
步骤101,将待处理数据流u按码率高低分流得到第一数据流u1和第二数据流u2
由于解调符号中不同位置的比特错误个数存在一定规律,解调符号在低位比特出现大量错误,将待处理数据流u按码率高低分流后再分别进行编码可利于减少数据在解码时的误码情况。其中,第一数据流u1可以是待处理数据流u中较低比特的数据流,第二数据流u2则是待处理数据流u中除第一数据流u1以外的部分。
步骤102,对第一数据流u1按第一规则进行编码和交织处理,得到第三数据流s1
在本发明实施例中,对较低比特的的第一数据流u1按第一规则进行编码和交织处理,得到第三数据流s1。第一规则可以是利于对解调符号中易错比特有效纠正的处理规则。
步骤103,对第二数据流u2按第二规则进行编码和交织处理,得到第四数据流s2,第二规则不同于第一规则。
在本发明实施例中,对较高比特的第二数据流u2按不同于第一规则的第二规则进行编码和交织处理,得到第四数据流s2。由此可以实现以不同处理规则来处理不同码率的数据流的效果。
步骤104,对第三数据流s1和第四数据流s2进行合流处理,得到待调制数据流s。
在本发明实施例中,将按不同规则编码和交织后的第三数据流s1和第四数据流s2进行合流处理,得到待调制数据流s。
步骤105,调制待调制数据流s,得到调制信号w。
在本发明实施例中,可以基于CSS技术调制待调制数据流s,得到调制信号w。
步骤106,通过信道发送调制信号w。
在本发明实施例中,可以通过瑞利信道或其他信道发送该调制信号w。
本发明实施例提供的抗多普勒干扰的无线传输方法,通过在调制阶段将数据按高低位比特进行分流,并对低位比特和高位比特的符号采用不同编码码率的方法,达到对解调符号中易错比特有效纠正的效果,进而提升LoRa的抗多普勒干扰性能。
请参见图3,本发明实施例的另一种抗多普勒干扰的无线传输方法,为基于上述方法的进一步改进,包括:
步骤201,将待处理数据流u按码率高低分流得到第一数据流u1和第二数据流u2
在本发明实施例中,针对目前LoRa通信系统在多普勒干扰环境中,解调符号的低位比特容易出现大量错误这一缺点,提出了一种双码率的卷积码随机交织长距离(DualRate Convolutional Code Random interleaving LoRa,DRC-CCR-LoRa)增强型物理层设计方法。DRC-CCR-LoRa是基于LoRa的CSS调制技术,采用最大对数似然比的软解调方案,充分提取码子信息给解码模块,最大限度的提升CSS调制技术的误码率性能。使用咬尾卷积码级联随机交织的编码可以有效改善LoRa编码的纠错能力。通过对解调符号的低位比特和高位比特采用不同编码码率的方法,达到对解调符号中易错比特有效纠正的效果,进而提升LoRa的抗多普勒干扰性能。请参见图4,示出了DRC-CCR-LoRa算法的具体实施方案,以及待处理数据流u在DRC-CCR-LoRa物理层的处理过程。
作为步骤201的其中一种实施方式,将待处理数据流u按码率高低分流得到第一数据流u1和第二数据流u2的步骤,可以包括:
以待处理数据流u中每SF个bit为一个符号S,在符号S中,将从左往右的n(n<SF)个bit分流至第一数据流u1中,其余的bit全部分流至第二数据流u2中。
其中,可以使用分流器对输入的数据u进行分流得到数据流u1和u2(分流器会结合编码器、交织器以及调制器中已经给定的参数对数据流u进行分流,保证数据流u1和u2可以满足后续的编码、交织以及合流等操作),合流后得到的待调制数据流s满足如下条件:
(1)从待调制数据流s中的第一个bit开始,每SF个bit成为一个符号S;
(2)符号S中,从左往右的n(n<SF)个bit全部位于第三数据流s1中,其余的bit全部位于第四数据流s2中。这样就可以保证待调制数据流s中的每个符号S的低位均可以获得较低的码率,相应的解码器有更强的纠错性能,以便抵抗多普勒频偏带来的大量误码。
作为步骤201的另一种实施方式,将待处理数据流u按码率高低分流得到第一数据流u1和第二数据流u2的步骤,包括:
将长度为L的待处理数据流u转换成A+B行、Xmin列的第一矩阵;其中L=(A+B)*XminCR1表示较低的码率,CR2表示较高的码率,m表示将调制符号中最低位的m个比特进行CR1码率的编码;
将第一矩阵中前A列数据分到第一数据流u1中,将第一矩阵中其余列分到第二数据流u2中。
相应地,在步骤204中,对第三数据流s1和第四数据流s2进行合流处理,得到待调制数据流s的步骤,包括:
将第三数据流s1转换成(SF-m)行Xmin列的第二矩阵、将第四数据流s2转换成m行Xmin列的第三矩阵;
将第二矩阵和第三矩阵按照先后顺序进行合并,得到数据流s。
请参见图5,待处理数据流u的长度L=(A+B)*Xmin,其中 CR1表示较低的码率,CR2表示较高的码率,m表示将调制符号中最低位的m个比特进行CR1码率的编码。将长度为L的数据包转换成A+B行,Xmin列的矩阵,矩阵中前A列数据分到第一数据流u1中,矩阵中其余列分到第二数据流u2中。然后对数据流u1和u2分别进行β操作得到数据流s1和s2(规定β操作为对数据流进行编码和交织处理)。将已经得到的第一数据流s1转换成(SF-m)行Xmin列的矩阵,将已经得到的第二数据流s2转换成m行Xmin列的矩阵,并将两个矩阵按照先后顺序进行合并,得到待调制数据流s。
步骤202,对第一数据流u1按第一规则进行咬尾卷积码级联随机交织形成第三数据流s1
据研究,相比于矩阵交织、卷积交织,随机交织可以更好的提升卷积编码的抗干扰能力。使用咬尾卷积码级联随机交织的编码可以有效改善LoRa编码的纠错能力。
步骤203,对第二数据流u2按第二规则进行咬尾卷积码级联随机交织形成第四数据流s2
在本发明实施例中,以不同的处理规则分别对第一数据流u1和第二数据流u2进行咬尾卷积码级联随机交织。
步骤204,对第三数据流s1和第四数据流s2进行合流处理,得到待调制数据流s。
本步骤与前一实施例的相应步骤相同,此处不再赘述。
步骤205,基于CSS调制待调制数据流s,得到调制信号w。
在本发明实施例中,基于CSS调制待调制数据流s,得到调制信号w。
步骤206,通过信道发送调制信号w。
本步骤与前一实施例的相应步骤相同,此处不再赘述。
步骤207,获取经信道传输的调制信号w,得到带噪声的接收信号r。
在本发明实施例中,调制信号w经信道传输后会形成带噪声的接收信号r。
步骤208,采用最大对数似然比的软解调方案对接收信号r进行解调得到解调数据流z。
在本发明实施例中,采用最大对数似然比的CSS软解调方案对接收信号r进行解调得到解调数据流z,可以减少数据流在信道传输过程中发生的误码情况。
步骤209,将解调数据流z按码率高低分流得到第五数据流z1和第六数据流z2
在本发明实施例中,将解调数据流z按码率高低分流得到第五数据流z1和第六数据流z2,本步骤可以与步骤201相应,不再赘述。
步骤210,对第五数据流z1按第三规则进行解交织和译码处理,得到第七数据流。
在本发明实施例中,可以相应地在解码阶段将较低比特的数据流分流至第五数据流z1,其余分流至第六数据流z2
步骤211,对第六数据流z2按第四规则进行解交织和译码处理,得到第八数据流,第四规则不同于第三规则。
在本发明实施例中,采用不同的处理规则分别对第五数据流z1和第六数据流z2进行随机解交织和卷织译码,可以减少低比特的数据流在解码阶段产生的误码情况。
步骤212,对第七数据流和第八数据流进行合流处理,得到输出信息
在本发明实施例中,分流器对数据流z进行分流得到数据流z1和z2。数据流z1和z2依次经过解交织器、译码器以及合流器,得到被还原的数据流
本发明实施例通过研究LoRa调制解调时的误比特规律,提出DRC-CCR-LoRa加强型LoRa,可以有效改善LoRa的抗多普勒干扰性能,一方面使用卷积编码和随机交织的编码组合替换标准LoRa所使用的汉明编码和对角线矩阵交织的编码组合,另一方面通过把待传输数据进行分流,并对数据流采用不同编码码率的方法,达到提升LoRa抗多普勒干扰性能的效果。
参见图8,本发明实施例另一方面提供的一种抗多普勒干扰的无线传输系统,应用于LoRa通信网络,用于实现以上实施例中抗多普勒干扰的无线传输方法的各步骤,具体包括:
第一分流模块,用于将待处理数据流u按码率高低分流得到第一数据流u1和第二数据流u2
第一处理模块,与第一分流模块相连接,用于对第一数据流u1按第一规则进行编码和交织处理,得到第三数据流s1;用于对第二数据流u2按第二规则进行编码和交织处理,得到第四数据流s2;第二规则不同于第一规则;
第一合流模块,与第一处理模块相连接,用于对第三数据流s1和第四数据流s2进行合流处理,得到待调制数据流s;
调制模块,与第一合流模块相连接,用于调制待调制数据流s,得到调制信号w;
发送模块,与调制模块相连接,用于通过信道发送调制信号w。
接收模块,与发送模块相连接,用于获取经信道传输的调制信号w,得到带噪声的接收信号r;
解调模块,与接收模块相连接,用于对接收信号r进行解调得到解调数据流z;
第二分流模块,与解调模块相连接,用于将解调数据流z按码率高低分流得到第五数据流z1和第六数据流z2
第二处理模块,用于对第五数据流z1按第三规则进行解交织和译码处理,得到第七数据流;用于对第六数据流z2按第四规则进行解交织和译码处理,得到第八数据流;
第二合流模块,用于对第七数据流和第八数据流进行合流处理,得到输出信息
此外,本发明实施例还公开了一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现如上述抗多普勒干扰的无线传输方法的步骤。
为了验证本专利所提方案的可行性,在Matlab上进行了误码率仿真实验。实验分别仿真了LoRa和本专利所提方案在不同多普勒干扰环境下的误码率性能增益,仿真结果如图6和图7所示,图中所采用的信道均为瑞利信道。其中图6仿真了SF=7时DRC-CCR-LoRa和LoRa在不同多普勒频偏干扰下的误码率曲线。图6和图7中“未加多普勒频偏的误码率曲线”,使用的是DRC-CCR-LoRa物理层。当LoRa面对|Δf|=1/4α的多普勒干扰时,自身具有较好的抵抗多普勒频偏干扰的能力,但是相对于DRC-CCR-LoRa仍然有非常多的误码率性能损失。DRC-CCR-LoRa的误码率曲线与LoRa在|Δf|=1/4α时的误码率曲线重合,一方面是因为DRC-CCR-LoRa具有非常强的抗多普勒干扰性能,另一方面是因为DRC-CCR-LoRa相对于LoRa在SF=7时采用了更低的码率。当|Δf|=1/2α时,可以看出LoRa的误码率曲线出现了误码率平层,DRC-CCR-LoRa的物理层可以有效的抵抗512Hz多普勒频偏的干扰,在SNR=-3.7dB时将误比特率降低为1×10-4
DRC-CCR-LoRa在SF=12时的抗多普勒频偏干扰的误码率曲线如图7所示。当|Δf|=1/4α时,DRC-CCR-LoRa具有非常优异的误码率性能增益,DRC-CCR-LoRa的误码率曲线和DRC-CCR-LoRa在没有多普勒频偏干扰下的误码率曲线重叠。当|Δf|=1/2α,在误码比特率为1×10-3时,DRC-CCR-LoRa相对于没有多普勒频偏干扰的DRC-CCR-LoRa也只有0.77dB的误码率性能损失。而当误码比特率为1×10-4时,由于调制符号的低位比特即使在较高的信噪比中,仍然存在大量的误比特率,如果不能及时纠正就会造成误码率性能的急剧恶化。从图7可以看出LoRa误码率曲线未能到达1×10-4的误码率,DRC-CCR-LoRa误码率曲线当SNR=-17.4dB时到达1×10-4的误码率,相对于没有多普勒干扰的DRC-CCR-LoRa只有1.3dB的误码率性能损失。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程,并依本发明权利要求所作的等同变化,仍属于发明所涵盖的范围。
当本发明实施例提及“第一”、“第二”等序数词时,除非根据上下文其确实表达顺序之意,应当理解为仅仅是起区分之用。
本领域普通技术人员可以意识到,结合本发明实施例中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种抗多普勒干扰的无线传输方法,应用于LoRa通信网络,其特征在于,包括:
将待处理数据流u按码率高低分流得到第一数据流u1和第二数据流u2
对所述第一数据流u1按第一规则进行编码和交织处理,得到第三数据流s1
对所述第二数据流u2按第二规则进行编码和交织处理,得到第四数据流s2,所述第二规则不同于第一规则;
对所述第三数据流s1和所述第四数据流s2进行合流处理,得到待调制数据流s;
调制所述待调制数据流s,得到调制信号w;
通过信道发送所述调制信号w;
在所述通过信道发送所述调制信号w的步骤之后,还包括:
获取经信道传输的调制信号w,得到带噪声的接收信号r;
对所述接收信号r进行解调得到解调数据流z;
将所述解调数据流z按码率高低分流得到第五数据流z1和第六数据流z2
对所述第五数据流z1按第三规则进行解交织和译码处理,得到第七数据流;
对所述第六数据流z2按第四规则进行解交织和译码处理,得到第八数据流,所述第四规则不同于所述第三规则;
对所述第七数据流和所述第八数据流进行合流处理,得到输出信息
2.根据权利要求1所述的抗多普勒干扰的无线传输方法,其特征在于,所述对所述第一数据流u1按第一规则进行编码和交织处理,得到第三数据流s1的步骤,包括:
对所述第一数据流u1按所述第一规则进行咬尾卷积码级联随机交织形成所述第三数据流s1
所述对所述第二数据流u2按第二规则进行编码和交织处理,得到第四数据流s2的步骤,包括:
对所述第二数据流u2按第二规则进行咬尾卷积码级联随机交织形成所述第四数据流s2
3.根据权利要求1所述的抗多普勒干扰的无线传输方法,其特征在于,所述调制所述待调制数据流s,得到调制信号w的步骤,包括:
基于CSS调制所述待调制数据流s,得到所述调制信号w。
4.根据权利要求3所述的抗多普勒干扰的无线传输方法,其特征在于,所述对所述接收信号r进行解调得到解调数据流z的步骤,包括:
采用最大对数似然比的软解调方案对所述接收信号r进行解调得到所述解调数据流z。
5.根据权利要求1-4任一项所述的抗多普勒干扰的无线传输方法,其特征在于,所述将待处理数据流u按码率高低分流得到第一数据流u1和第二数据流u2的步骤,包括:
将长度为L的所述待处理数据流u转换成A+B行、Xmin列的第一矩阵;其中L=(A+B)*XminCR1表示较低的码率,CR2表示较高的码率,m表示将待调制符号中最低位的m个比特进行CR1码率的编码,SF表示扩频因子;
将所述第一矩阵中前A列数据分到所述第一数据流u1中,将所述第一矩阵中其余列分到所述第二数据流u2中;
所述对所述第三数据流s1和所述第四数据流s2进行合流处理,得到待调制数据流s的步骤,包括:
将所述第三数据流s1转换成(SF-m)行Xmin列的第二矩阵、将所述第四数据流s2转换成m行Xmin列的第三矩阵;
将所述第二矩阵和所述第三矩阵按照先后顺序进行合并,得到数据流s。
6.根据权利要求1-4任一项所述的抗多普勒干扰的无线传输方法,其特征在于,所述将待处理数据流u按码率高低分流得到第一数据流u1和第二数据流u2的步骤,包括:
以所述待处理数据流u中每SF个bit为一个符号S,在所述符号S中,将从左往右的n个bit分流至所述第一数据流u1中,其余的bit全部分流至所述第二数据流u2中;其中,SF表示扩频因子,其中,n<SF。
7.一种抗多普勒干扰的无线传输系统,应用于LoRa通信网络,其特征在于,包括:
第一分流模块,用于将待处理数据流u按码率高低分流得到第一数据流u1和第二数据流u2
第一处理模块,与所述第一分流模块相连接,用于对所述第一数据流u1按第一规则进行编码和交织处理,得到第三数据流s1;用于对所述第二数据流u2按第二规则进行编码和交织处理,得到第四数据流s2;所述第二规则不同于所述第一规则;
第一合流模块,与所述第一处理模块相连接,用于对所述第三数据流s1和所述第四数据流s2进行合流处理,得到待调制数据流s;
调制模块,与所述第一合流模块相连接,用于调制所述待调制数据流s,得到调制信号w;
发送模块,与所述调制模块相连接,用于通过信道发送所述调制信号w;
还包括接收模块,与所述发送模块相连接,用于获取经信道传输的调制信号w,得到带噪声的接收信号r;
解调模块,与所述接收模块相连接,用于对所述接收信号r进行解调得到解调数据流z;
第二分流模块,与所述解调模块相连接,用于将所述解调数据流z按码率高低分流得到第五数据流z1和第六数据流z2
第二处理模块,用于对所述第五数据流z1按第三规则进行解交织和译码处理,得到第七数据流;用于对所述第六数据流z2按第四规则进行解交织和译码处理,得到第八数据流;所述第四规则不同于所述第三规则;
第二合流模块,用于对所述第七数据流和所述第八数据流进行合流处理,得到输出信息
8.一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述抗多普勒干扰的无线传输方法的步骤。
CN202210576427.0A 2022-05-25 2022-05-25 抗多普勒干扰的无线传输方法、系统及存储介质 Active CN114978428B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210576427.0A CN114978428B (zh) 2022-05-25 2022-05-25 抗多普勒干扰的无线传输方法、系统及存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210576427.0A CN114978428B (zh) 2022-05-25 2022-05-25 抗多普勒干扰的无线传输方法、系统及存储介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114978428A CN114978428A (zh) 2022-08-30
CN114978428B true CN114978428B (zh) 2024-04-02

Family

ID=82955125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210576427.0A Active CN114978428B (zh) 2022-05-25 2022-05-25 抗多普勒干扰的无线传输方法、系统及存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114978428B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109842460A (zh) * 2017-11-27 2019-06-04 深圳超级数据链技术有限公司 数据传输方法、装置、存储介质及处理器
CN110061808A (zh) * 2019-02-25 2019-07-26 北京理工大学 一种基于素数码交织及脊髓码编码的水下抗干扰传输方法
CN112290957A (zh) * 2020-10-24 2021-01-29 西北工业大学 一种正交时频扩展的咬尾Turbo编译码通信方法
CN113437980A (zh) * 2021-06-30 2021-09-24 中国人民解放军国防科技大学 抗脉冲干扰的turbo编码外交织方法及系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2823620B1 (fr) * 2001-04-12 2003-08-15 France Telecom Procede de codage/decodage d'un flux de donnees numeriques codees avec entrelacement sur bits en emission et en reception multiple en presence d'interference intersymboles et systeme correspondant

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109842460A (zh) * 2017-11-27 2019-06-04 深圳超级数据链技术有限公司 数据传输方法、装置、存储介质及处理器
CN110061808A (zh) * 2019-02-25 2019-07-26 北京理工大学 一种基于素数码交织及脊髓码编码的水下抗干扰传输方法
CN112290957A (zh) * 2020-10-24 2021-01-29 西北工业大学 一种正交时频扩展的咬尾Turbo编译码通信方法
CN113437980A (zh) * 2021-06-30 2021-09-24 中国人民解放军国防科技大学 抗脉冲干扰的turbo编码外交织方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN114978428A (zh) 2022-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8548027B2 (en) Multi-ary error-correcting code transmitting and receiving apparatuse, data transmission system, and relevant method
CN101710850B (zh) 卷积Turbo编码方法及实现编码方法的设备
JP2000041078A (ja) 反復デマッピング
CN107231158B (zh) 一种极化码迭代接收机、系统和极化码迭代译码方法
CN110971344B (zh) 一种线性调频扩频调制技术的软解调方法
CN109194443B (zh) 基于apsk星座映射的编码调制方法、可读存储介质和终端
CN104137456A (zh) 传送用于非正交ms-marc系统的数字信号的方法、以及对应的程序产品和中继设备
CN109347771B (zh) 基于软判决译码的非正交多址接入串行干扰消除方法
CN113746597A (zh) 一种比特交织Turbo编码LoRa调制方法
CN113037298B (zh) 一种基于低码率ldpc码干扰信息填充的系统及方法
CN101262307A (zh) 一种含有星座图旋转调制方式的串行级联编译码系统
KR20010108266A (ko) 통신 장치 및 통신 방법
CN108880758A (zh) 差分混沌比特交织编码调制系统的迭代接收机设计算法
CN114978428B (zh) 抗多普勒干扰的无线传输方法、系统及存储介质
KR20010103015A (ko) 데이터 신호의 등화 및 복호화를 위한 방법 및 장치
CN103746772B (zh) Ldpc编码调制系统的解调器输出软信息的优化方法
WO2022068680A1 (zh) 一种解码方法、接收设备以及存储介质
JP4675312B2 (ja) 符号化装置、復号装置、送信機及び受信機
CN115225202B (zh) 一种级联译码方法
CN108432168B (zh) 一种解调及译码的方法和设备
CN107196733B (zh) 一种调制方法和装置
CN109672500B (zh) Ldpc-bicm-id系统的8apsk映射方法
CN111726123B (zh) 适用于交织多址接入系统的无速率多用户编码方法
CN115426003B (zh) 一种基于ldpc信道编码的码字分集跳频抗干扰方法
CN111371528A (zh) Ldpc码字的交织映射方法及解交织解映射方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant