CN115580512B - 用于传输信息的方法及低功耗广域通信系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种用于传输信息的方法及低功耗广域通信系统。该方法通过扩频调制装置获取初始信号。在获取到初始信号的情况下，通过分组多进制频移键控和啁啾信号调制初始信号，以生成调制信号，调制信号包括前导序列、帧控制头和数据载荷。将调制信号通过信道传输至扩频解调装置，在扩频解调装置接收到调制信号的情况下，结合前导序列解调帧控制头和数据载荷，以获取信息。本申请基于分组多进制频移键控和啁啾信号生成调制信号，并通过扩频解调装置解调接收到的调制信号，从而获取信息，能够稳定信号在复杂电磁环境下的性能，提高通信速率。
Description
技术领域
本申请涉及通信系统技术领域，具体地涉及一种用于传输信息的方法及低功耗广域通信系统。
背景技术
对数字信号调制的技术可以分为幅度键控调制、频移键控调制、相移键控调制，其中幅度键控调制与相移键控调制可以组成正交幅度调制，正交幅度调制被广泛应用于各类通信系统中。对幅度键控调制、相移键控调制、正交幅度调制调制系统的解调，接收机需要预先知道信道响应信息并进行补偿，方可从接收信号中检测出对应的幅度和相位信息，而频移键控调制系统的解调则不依赖信道响应信息即可完成检测，收发机方案更加简单，对器件性能的依赖更低，在低功耗广域无线通信中拥有更高的技术优势。多进制频移键控(Multiple Frequency Shift Keying，MFSK)是由频移键控调制演变出的一种频率调制方式，发送机根据待传输数据生成不同的频点的正弦信号完成调制，接收机通过检测接收信号频点获取对应的调制信息。
扩频技术基本有三种方式：直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS)、跳频(Frequency Hopping Spread Spectrum，FHSS)和Chirp扩频(Chirp SpreadSpectrum，CSS)。无论是DSSS、还是FHSS都需要保证发送和接收双方的设备严格的时间同步，在高速复杂的系统中，为此增加的开销不是问题，但对于低速、低功耗的系统中，保持时间同步的开销就会显得突出，而Chirp扩频技术对时间同步的要求没有那么严苛，且Chirp信号本身也是恒模1的信号，在低功耗广域无线通信技术中受到更多的关注。
现有技术通常结合Chirp扩频技术和MFSK调制进行信号传输。由于MFSK调制需要将通信带宽切分，根据待调制数据生成某一个频点的调制信号，存在带宽闲置、频谱效率不高的问题，导致基于MFSK调制的通信系统在信噪条件较好时也无法达成较高的通信速率。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种用于传输信息的方法及低功耗广域通信系统，用以解决现有技术中通信速率不高的问题。
为了实现上述目的，本申请第一方面提供一种用于传输信息的方法，应用于低功耗广域通信系统，低功耗广域通信系统包括扩频调制装置和扩频解调装置，扩频调制装置与扩频解调装置通信，该方法包括：
通过扩频调制装置获取初始信号；
通过分组多进制频移键控和啁啾信号调制初始信号，以生成调制信号，调制信号包括前导序列、帧控制头和数据载荷；
将调制信号通过信道传输至扩频解调装置；
在扩频解调装置接收到调制信号的情况下，结合前导序列解调帧控制头和数据载荷，以获取信息。
在本申请实施例中，初始信号包括帧控制头初始数据和数据载荷初始数据，通过分组多进制频移键控和啁啾信号调制初始信号，以生成调制信号，调制信号包括前导序列、帧控制头和数据载荷，包括：
根据分组因子对调制频点进行划分，以得到多组调制频点；
确定每组的调制频点对应的啁啾信号，其中，啁啾信号包括上啁啾信号和下啁啾信号；
根据上啁啾信号和下啁啾信号确定前导序列；
结合每组的调制频点，通过多进制频移键控和上啁啾信号调制帧控制头初始数据，以得到帧控制头；
结合每组的调制频点，通过多进制频移键控和上啁啾信号调制数据载荷初始数据，以得到数据载荷；
拼接前导序列、帧控制头和数据载荷，以生成调制信号。
在本申请实施例中，前导序列包括检测序列和同步序列，根据上啁啾信号和下啁啾信号确定前导序列，包括：
扩展上啁啾信号，直至达到第一预设符号数，以得到扩展后的上啁啾信号；
扩展下啁啾信号，直至达到第二预设符号数，以得到扩展后的下啁啾信号；
拼接扩展后的上啁啾信号和扩展后的下啁啾信号，以得到检测序列；
扩展下啁啾信号，直至达到第三预设符号数，以得到同步序列；
根据检测序列和同步序列确定前导序列。
在本申请实施例中，该方法还包括：
通过下啁啾信号调制同步字；
在完成调制同步字的情况下，扩展下啁啾信号，直至达到第三预设符号数，以得到同步序列。
在本申请实施例中，在扩频解调装置接收到调制信号的情况下，结合前导序列解调帧控制头和数据载荷，包括：
根据扩频因子生成未调制的下啁啾检测序列；
将扩频解调装置的接收信号与下啁啾检测序列进行共轭乘，并进行快速傅里叶变换，以得到幅度频谱；
在幅度频谱的最大值大于预设值的情况下，结合前导序列判断接收信号是否为低功耗广域通信系统的调制信号；
在接收信号为低功耗广域通信系统的调制信号的情况下，解调帧控制头和数据载荷。
在本申请实施例中，前导序列包括检测序列和同步序列，在幅度频谱的最大值大于预设值的情况下，结合前导序列判断接收信号是否为低功耗广域通信系统的调制信号，包括：
通过检测序列进行频偏估计，并根据频偏估计纠正接收信号的偏差；
在完成纠正接收信号的偏差的情况下，通过同步序列判断接收信号是否为低功耗广域通信系统的调制信号。
在本申请实施例中，在接收信号为低功耗广域通信系统的调制信号的情况下，解调帧控制头和数据载荷，包括：
通过循环冗余校验校验调制信号，以确定调制信号在传输过程或接收过程中是否发生错误；
在调制信号在传输过程或接收过程中没有发生错误的情况下，解调帧控制头和数据载荷。
在本申请实施例中，初始信号包括帧控制头初始数据和数据载荷初始数据，该方法还包括：
在完成对帧控制头初始数据进行循环冗余校验、编码、交织、速率匹配和格雷码映射的情况下，调制帧控制头初始数据，以得到帧控制头；
在完成对数据载荷初始数据进行加扰、循环冗余校验、编码、交织、速率匹配、格雷码映射和串并转换的情况下，调制数据载荷初始数据，以得到数据载荷。
本申请第二方面提供一种控制器，包括：
存储器，被配置成存储指令；以及
处理器，被配置成从存储器调用指令以及在执行指令时能够实现上述的用于传输信息的方法。
本申请第三方面提供一种低功耗广域通信系统，包括：
扩频调制装置，被配置成获取初始信号，并通过分组多进制频移键控和啁啾信号调制初始信号，以生成调制信号；
扩频解调装置，与扩频调制装置通信，被配置成结合前导序列解调帧控制头和数据载荷，以获取信息；以及
上述的控制器，与扩频调制装置和扩频解调装置通信。
本申请第四方面提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的用于传输信息的方法。
通过上述技术方案，通过扩频调制装置获取初始信号，在获取到初始信号的情况下，通过分组多进制频移键控和啁啾信号调制初始信号，以生成调制信号，调制信号包括前导序列、帧控制头和数据载荷。将调制信号通过信道传输至扩频解调装置，在扩频解调装置接收到调制信号的情况下，结合前导序列解调帧控制头和数据载荷，以获取信息。本申请基于分组多进制频移键控和啁啾信号生成调制信号，并通过扩频解调装置解调接收到的调制信号，从而获取信息，能够稳定信号在复杂电磁环境下的性能，提高通信速率。
本申请实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本申请实施例，但并不构成对本申请实施例的限制。在附图中：
图1示意性示出了根据本申请实施例的一种用于传输信息的方法的流程图；
图2示意性示出了根据本申请实施例的一种信号的帧结构图；
图3示意性示出了根据本申请实施例的一种控制器的结构图；
图4示意性示出了根据本申请实施例的一种低功耗广域通信系统的结构图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请实施例，并不用于限制本申请实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。
图1示意性示出了根据本申请实施例的一种用于传输信息的方法的流程图。如图1所示，本申请实施例提供一种用于传输信息的方法，该方法可以包括下列步骤。
步骤101、通过扩频调制装置获取初始信号；
步骤102、通过分组多进制频移键控和啁啾信号调制初始信号，以生成调制信号，调制信号包括前导序列、帧控制头和数据载荷；
步骤103、将调制信号通过信道传输至扩频解调装置；
步骤104、在扩频解调装置接收到调制信号的情况下，结合前导序列解调帧控制头和数据载荷，以获取信息。
在本申请实施例中，扩频调制装置是指调制初始信号，以得到调制信号的装置。扩频解调装置是指接收调制信号，并解调调制信号，从而获取信息的装置。通过扩频调制装置获取初始信号，并以初始信号作为被调制信号。其中，初始信号包括帧控制头初始数据和数据载荷初始数据。在扩频调制装置获取到初始信号的情况下，扩频调制装置通过分组多进制频移键控和啁啾信号调制初始信号，以生成调制信号。多进制频移键控(MultipleFrequency Shift Keying，MFSK)是一种可用多个不同的载波频率代表多种数字信息的调制方式。在一个示例中，假设采用M进制的多进制频移键控实现对信号的调制，那么在平均比特能量固定的情况下的误码率随M的增大而减小，因此需要增大M，以获得较低的误码率。此时，带宽呈指数增加，导致多进制频移键控存在频带利用率低的问题。为解决这一技术问题，本申请实施例采用分组多进制频移键控，即通过对调制频点进行分组，将信号分为并行的多组信号进入调制，从而提高频带的利用率。
啁啾信号是指频率随时间变化的信号，包括上啁啾信号和下啁啾信号。其中，上啁啾信号是指频率随时间变化而增加的信号，下啁啾信号是指频率随时间变化而减小的信号。通过分组多进制频移键控和啁啾信号可以生成调制信号。调制信号采用前导序列、帧控制头、数据载荷的帧格式。前导序列包括检测序列和同步序列，用于使得扩频解调装置可以准确识别接收到的调制信号。帧控制头包含控制信息，控制信息包括但不限于数据载荷长度、数据载荷分组因子、系统参数配置、编码速率、扰码配置。数据载荷用于承载需要传输的信息。在调制信号过程中，扩频解调装置可以根据帧控制头中的控制信息确定数据载荷的符号数，并生成数据载荷。
在扩频调制装置生成调制信号的情况下，可以通过信道将调制信号传输至扩频解调装置。扩频解调装置在接收到调制信号的情况下，通过根据扩频因子生成的下啁啾检测序列，可以确定是否需要解调接收到的信号。在需要解调信号的情况下，通过扩频解调装置可以完成对帧控制头和数据载荷的解调，从而获取数据载荷所承载的信息。
通过上述技术方案，通过扩频调制装置获取初始信号，在获取到初始信号的情况下，通过分组多进制频移键控和啁啾信号调制初始信号，以生成调制信号，调制信号包括前导序列、帧控制头和数据载荷。将调制信号通过信道传输至扩频解调装置，在扩频解调装置接收到调制信号的情况下，结合前导序列解调帧控制头和数据载荷，以获取信息。本申请基于分组多进制频移键控和啁啾信号生成调制信号，并通过扩频解调装置解调接收到的调制信号，从而获取信息，能够稳定信号在复杂电磁环境下的性能，提高通信速率。
图2示意性示出了根据本申请实施例的一种信号的帧结构图。如图2所示，一帧信号包括前导序列、帧控制头和数据载荷。前导序列包括检测序列和同步序列。在本申请实施例中，初始信号可以包括帧控制头初始数据和数据载荷初始数据，步骤102、通过分组多进制频移键控和啁啾信号调制初始信号，以生成调制信号，调制信号包括前导序列、帧控制头和数据载荷，可以包括：
根据分组因子对调制频点进行划分，以得到多组调制频点；
确定每组的调制频点对应的啁啾信号，其中，啁啾信号包括上啁啾信号和下啁啾信号；
根据上啁啾信号和下啁啾信号确定前导序列；
结合每组的调制频点，通过多进制频移键控和上啁啾信号调制帧控制头初始数据，以得到帧控制头；
结合每组的调制频点，通过多进制频移键控和上啁啾信号调制数据载荷初始数据，以得到数据载荷；
拼接前导序列、帧控制头和数据载荷，以生成调制信号。
具体地，频移键控是以数字信号控制载波频率变化的调制方式。多进制频移键控是一种可用多个不同的载波频率代表多种数字信息的调制方式。多进制频移键控在平均比特能量固定的情况下的误码率随进制数的增大而减小。例如，多进制频移键控下的误码率在进制数为16时可以达到最低。但是在进制数增大时，由于带宽增大，频带的利用率下降，基于多进制频移键控调制的通信系统在信噪条件较好时也无法达成较高的通信速率。为了提高通信速率，本申请实施例对调制频点进行分组，以通过数字信号控制频率变化。
扩频调制装置可以将通信带宽划分为2K份，以作为调制频点。其中，K为多进制频移键控调制比特数。在完成对通信带宽的划分的情况下，将2K个调制频点分为G组。在一个示例中，G的取值为1，K的取值为0。通过确定每组的调制频点可以确定啁啾信号。啁啾信号是指频率随时间变化的信号，包括上啁啾信号和下啁啾信号。其中，上啁啾信号是指频率随时间变化而增加的信号，下啁啾信号是指频率随时间变化而减小的信号。
前导序列包括检测序列和同步序列。检测序列用于检测是否有符合特征的信号出现，并可以用于根据信号完成时偏估计和频偏估计。同步序列用于判断接收信号是否为低功耗广域通信系统的调制信号。通过扩展上啁啾信号和下啁啾信号并对扩展后的上啁啾信号和扩展后的下啁啾信号进行拼接，可以得到检测序列。通过扩展下啁啾信号可以得到同步序列。扩频调制装置可以使用上啁啾信号调制控制信息，控制信息包括数据载荷长度、数据载荷G因子、K值配置、编码速率、扰码配置。分组内，通过多进制频移键控和上啁啾信号调制初始信号中的帧控制头初始数据可以得到帧控制头，通过多进制频移键控和上啁啾信号调制初始信号中的数据载荷初始数据可以得到数据载荷。在每组内，通过啁啾信号调制后的信号满足公式(1)：
whereS＝bin2dec([b(0),b(1),...b(SF-1)])； (1)
其中，为每组的通过啁啾信号调制后的信号，BWChirp为啁啾调制带宽且BWC irp＝SCS，SF为扩频因子，μ为1或-1，S为二进制数转换因子。在采用上啁啾信号进行调制时，μ为1。在采用下啁啾信号进行调制时，μ为-1。
通过多进制频移键控调制后的信号满足公式(2)：
其中，为每组的通过多进制频移键控调制后的信号，G为分组因子，K为多进制频移键控调制比特数。
由此，每组的调制信号满足公式(3)：
其中，为每组的通过多进制频移键控调制后的信号，/>为每组的通过啁啾信号调制后的信号，xg[n]为每组的调制信号，G为分组因子。
进一步地，在分组因子G大于1的情况下，需要将每组的信号乘相位因子后再进行累加，以得到最终的调制基带时域调制信号，即调制信号满足公式(4)：
其中，x[n]为调制信号，xg[n]为每组的调制信号，G为分组因子，为相位因子。
通过公式(1)、公式(2)、公式(3)和公式(4)可以确定帧控制头和数据载荷。扩频调制装置拼接前导序列、帧控制头和数据载荷，以生成调制信号。这样，可以生成适合信道传输的调制信号，便于信息的传输。
在本申请实施例中，前导序列可以包括检测序列和同步序列，根据上啁啾信号和下啁啾信号确定前导序列，可以包括：
扩展上啁啾信号，直至达到第一预设符号数，以得到扩展后的上啁啾信号；
扩展下啁啾信号，直至达到第二预设符号数，以得到扩展后的下啁啾信号；
拼接扩展后的上啁啾信号和扩展后的下啁啾信号，以得到检测序列；
扩展下啁啾信号，直至达到第三预设符号数，以得到同步序列；
根据检测序列和同步序列确定前导序列。
具体地，前导序列用于使得扩频解调装置可以准确识别接收到的信号，因此，需要确定前导序列。在本申请实施例中，可以通过啁啾信号确定前导序列。首先，控制器可以预设第一预设符号数、第二预设符号数和第三预设符号数。第一预设符号数是低功耗广域通信系统配置的固定参数，用于确定检测序列中的上啁啾信号符号数。第二预设符号数用于确定检测序列中的下啁啾信号符号数。第三预设符号数用于确定同步序列的符号数。其中，第一预设符号数、第二预设符号数和第三预设符号数可以相等，也可以不相等。扩展上啁啾信号，以达到第一预设符号数。扩展下啁啾信号，以达到第二预设符号数。拼接扩展后的上啁啾信号和扩展后的下啁啾信号，从而可以得到检测序列。扩展下啁啾信号，直至达到第三预设符号数，可以得到同步序列。根据检测序列和同步序列可以确定前导序列。在一个示例中，假设第一预设符号数为4，第二预设符号数为4，上啁啾信号取值为1，下啁啾信号取值为0。扩展上啁啾信号，可以形成为1111的扩展后的上啁啾信号。扩展下啁啾信号，可以形成为0000的扩展后的下啁啾信号。拼接扩展后的上啁啾信号和扩展后的下啁啾信号，可以得到为11110000的检测序列。同样地，假设第三预设符号数为6，那么可以得到为000000的同步序列。在确定检测序列和同步序列的情况下，从而可以确定前导序列为11110000000000。通过确定前导序列，可以使得扩频解调装置准确识别接收到的信号是否为低功耗广域通信系统需要传输的信号，并保证扩频调制装置和扩频解调装置的信号在时间上的同步。
在本申请实施例中，该方法还可以包括：
通过下啁啾信号调制同步字；
在完成调制同步字的情况下，扩展下啁啾信号，直至达到第三预设符号数，以得到同步序列。
具体地，同步字用于对齐数据，并判断数据是否为有效数据。在生成同步序列前，需要通过下啁啾信号调制同步字，以用于对齐数据。同步字可以为一个字节或多个字节，需要低功耗广域通信系统根据实际情况配置，且上下行不同。在完成调制同步字的情况下，扩展下啁啾信号，直至达到第三预设符号数，可以得到同步序列。通过调制同步字，可以确保能够对齐数据。
在本申请实施例中，步骤104、在扩频解调装置接收到调制信号的情况下，结合前导序列解调帧控制头和数据载荷，可以包括：
根据扩频因子生成未调制的下啁啾检测序列；
将扩频解调装置的接收信号与下啁啾检测序列进行共轭乘，并进行快速傅里叶变换，以得到幅度频谱；
在幅度频谱的最大值大于预设值的情况下，结合前导序列判断接收信号是否为低功耗广域通信系统的调制信号；
在接收信号为低功耗广域通信系统的调制信号的情况下，解调帧控制头和数据载荷。
具体地，扩频解调装置在接收到调制信号的情况下，需要对调制信号进行解调。由于扩频解调装置接收到的信号不限于低功耗广域通信系统的调制信号，因此，在解调信号前扩频解调装置可以判断接收信号是否为低功耗广域通信系统的调制信号。根据低功耗广域通信系统支持配置的扩频因子可以生成未调制的下啁啾检测序列。扩频因子用于反映扩频增益。将接收信号与未调制的下啁啾检测序列进行共轭乘后进行快速傅里叶变换。接收信号经快速傅里叶变换后产生频谱。频谱是以频率为自变量的函数，且在每一个频率点的取值为复数。幅度频谱为复数的模关于频率的函数。控制器可以确定幅度频谱的最大值是否大于预定值，若大于则认为存在当前扩频因子的信号且当前符号位置为检测序列中的最后两个符号中。由此，向前取检测序列中的两个上啁啾信号进行频偏估计，对接收的接收信号进行纠偏后使用检测序列进行定时。在完成定时的情况下，由于同步序列中携带低功耗广域通信系统的特征信息，因此，通过扩频解调装置解调同步序列，可以判断当前信号是否为本低功耗广域通信系统的调制信号。在确定为本低功耗广域通信系统的调制信号的情况下，扩频解调装置对帧控制头进行解调并校验循环冗余校验结果。校验通过后解调出数据载荷的解调信息，并完成对数据载荷的解调和循环冗余校验。通过扩频解调装置解调接收到的调制信号的帧控制头和数据载荷，可以获取信息。
在本申请实施例中，前导序列包括检测序列和同步序列，在幅度频谱的最大值大于预设值的情况下，结合前导序列判断接收信号是否为低功耗广域通信系统的调制信号，可以包括：
通过检测序列进行频偏估计，并根据频偏估计纠正接收信号的偏差；
在完成纠正接收信号的偏差的情况下，通过同步序列判断接收信号是否为低功耗广域通信系统的调制信号。
具体地，根据低功耗广域通信系统支持配置的扩频因子可以生成未调制的下啁啾检测序列。将接收信号与未调制的下啁啾检测序列进行共轭乘后进行快速傅里叶变换。接收信号经快速傅里叶变换后产生频谱。频谱是以频率为自变量的函数，且在每一个频率点的取值为复数。幅度频谱为复数的模关于频率的函数。控制器可以确定幅度频谱的最大值是否大于预定值，若大于则认为存在当前扩频因子的信号且当前符号位置为检测序列中的最后两个符号中。由此，向前取检测序列中的两个上啁啾信号进行频偏估计。幅度频谱的最大值大于预定值的点即为前导序列的时间同步点，根据时间同步点的频域位置可以确定频偏值。根据频偏值可以纠正调制信号的偏差，从而消除因频偏带来的误差。在完成纠正调制信号的偏差的情况下，通过扩频解调装置解调同步序列，以判断接收信号是否为低功耗广域通信系统的调制信号。通过检测序列进行频偏估计，并根据频偏估计纠正接收信号的偏差，可以消除在解调过程中因频偏导致的误差。
在本申请实施例中，在接收信号为低功耗广域通信系统的调制信号的情况下，解调帧控制头和数据载荷，可以包括：
通过循环冗余校验校验调制信号，以确定调制信号在传输过程或接收过程中是否发生错误；
在调制信号在传输过程或接收过程中没有发生错误的情况下，解调帧控制头和数据载荷。
具体地，循环冗余校验是一种根据网络数据包或计算机文件等数据产生简短固定位数校验码的一种信道编码技术，用于检测、校验数据传输或者在保存后可能出现的错误。通过循环冗余校验校验调制信号，以确定调制信号在传输过程或接收过程中是否发生错误。在调制信号在传输过程或接收过程中没有发生错误的情况下，解调帧控制头和数据载荷。这样，可以避免因调制信号在传输或者接收过程中发生错误而导致错误的信息传输至扩频解调装置。
在本申请实施例中，初始信号可以包括帧控制头初始数据和数据载荷初始数据，该方法还可以包括：
在完成对帧控制头初始数据进行循环冗余校验、编码、交织、速率匹配和格雷码映射的情况下，调制帧控制头初始数据，以得到帧控制头；
在完成对数据载荷初始数据进行加扰、循环冗余校验、编码、交织、速率匹配、格雷码映射和串并转换的情况下，调制数据载荷初始数据，以得到数据载荷。
具体地，在调制帧控制头初始数据和数据载荷初始数据前，需要对帧控制头初始数据和数据载荷初始数据进行处理。循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check，CRC)用于检测、校验数据传输或者在保存后可能出现的错误，在本申请实施例中可以采用标准CRC-8或其他CRC标准格式。编码过程可以使用块编码、Polar码、Turbo码等标准编码方案。速率匹配过程需计算承载当前资源所需要的物理资源开销，通过循环复制的方式将信号补充至可以调制到所有物理资源的长度。在对数据载荷初始数据进行处理的过程中，加扰过程采用m序列生成扰码，从而与原码进行加扰。m序列即最长线性移位寄存器序列。扰码的m序列生成使用的寄存器初值由发送机特定识别号运算得到。编码过程使用Turbo码等标准编码方案。对于分组个数大于1的场景需要对数据流进行串并转换，将数据分为并行的多路信号进入调制。通过对帧控制头初始数据和数据载荷初始数据进行处理，可以生成调制信号中的帧控制头和数据载荷。
图3示意性示出了根据本申请实施例的一种控制器的结构图。如图3所示，本申请实施例提供一种控制器，可以包括：
存储器310，被配置成存储指令；以及
处理器320，被配置成从存储器调用指令以及在执行指令时能够实现上述的用于传输信息的方法。
具体地，在本申请实施例中，处理器320可以被配置成：
通过扩频调制装置获取初始信号；
通过分组多进制频移键控和啁啾信号调制初始信号，以生成调制信号，调制信号包括前导序列、帧控制头和数据载荷；
将调制信号通过信道传输至扩频解调装置；
在扩频解调装置接收到调制信号的情况下，结合前导序列解调帧控制头和数据载荷，以获取信息。
进一步地，处理器320还可以被配置成：
根据分组因子对调制频点进行划分，以得到多组调制频点；
确定每组的调制频点对应的啁啾信号，其中，啁啾信号包括上啁啾信号和下啁啾信号；
根据上啁啾信号和下啁啾信号确定前导序列；
结合每组的调制频点，通过多进制频移键控和上啁啾信号调制帧控制头初始数据，以得到帧控制头；
结合每组的调制频点，通过多进制频移键控和上啁啾信号调制数据载荷初始数据，以得到数据载荷；
拼接前导序列、帧控制头和数据载荷，以生成调制信号。
进一步地，处理器320还可以被配置成：
扩展上啁啾信号，直至达到第一预设符号数，以得到扩展后的上啁啾信号；
扩展下啁啾信号，直至达到第二预设符号数，以得到扩展后的下啁啾信号；
拼接扩展后的上啁啾信号和扩展后的下啁啾信号，以得到检测序列；
扩展下啁啾信号，直至达到第三预设符号数，以得到同步序列；
根据检测序列和同步序列确定前导序列。
进一步地，处理器320还可以被配置成：
通过下啁啾信号调制同步字；
在完成调制同步字的情况下，扩展下啁啾信号，直至达到第三预设符号数，以得到同步序列。
进一步地，处理器320还可以被配置成：
根据扩频因子生成未调制的下啁啾检测序列；
将扩频解调装置的接收信号与下啁啾检测序列进行共轭乘，并进行快速傅里叶变换，以得到幅度频谱；
在幅度频谱的最大值大于预设值的情况下，结合前导序列判断接收信号是否为低功耗广域通信系统的调制信号；
在接收信号为低功耗广域通信系统的调制信号的情况下，解调帧控制头和数据载荷。
进一步地，处理器320还可以被配置成：
通过检测序列进行频偏估计，并根据频偏估计纠正接收信号的偏差；
在完成纠正接收信号的偏差的情况下，通过同步序列判断接收信号是否为低功耗广域通信系统的调制信号。
进一步地，处理器320还可以被配置成：
通过循环冗余校验校验调制信号，以确定调制信号在传输过程或接收过程中是否发生错误；
在调制信号在传输过程或接收过程中没有发生错误的情况下，解调帧控制头和数据载荷。
进一步地，处理器320还可以被配置成：
在完成对帧控制头初始数据进行循环冗余校验、编码、交织、速率匹配和格雷码映射的情况下，调制帧控制头初始数据，以得到帧控制头；
在完成对数据载荷初始数据进行加扰、循环冗余校验、编码、交织、速率匹配、格雷码映射和串并转换的情况下，调制数据载荷初始数据，以得到数据载荷。
图4示意性示出了根据本申请实施例的一种低功耗广域通信系统的结构图。如图4所示，本申请实施例提供一种低功耗广域通信系统，可以包括：
扩频调制装置401，被配置成获取初始信号，并通过分组多进制频移键控和啁啾信号调制初始信号，以生成调制信号；
扩频解调装置402，与扩频调制装置401通信，被配置成结合前导序列解调帧控制头和数据载荷，以获取信息；以及
上述的控制器403，与扩频调制装置401和扩频解调装置402通信。
具体地，扩频调制装置401是指调制初始信号，以得到调制信号的装置。扩频解调装置402是指接收调制信号，并解调调制信号，从而获取信息的装置。扩频调制装置401获取初始信号，并以初始信号作为被调制信号。其中，初始信号包括帧控制头初始数据和数据载荷初始数据。控制器403，与扩频调制装置401和扩频解调装置402通信，用于控制扩频调制装置401和扩频解调装置402完成调制信号的生成、传输和解调。在扩频调制装置401获取到初始信号的情况下，扩频调制装置401通过分组多进制频移键控和啁啾信号调制初始信号，以生成调制信号。在扩频调制装置401生成调制信号的情况下，可以通过信道将调制信号传输至扩频解调装置402。扩频解调装置402在接收到调制信号的情况下，通过根据扩频因子生成的下啁啾检测序列，可以确定是否需要解调接收到的信号。在需要解调信号的情况下，通过扩频解调装置402可以完成对帧控制头和数据载荷的解调，从而获取数据载荷所承载的信息。通过扩频调制装置401和扩频解调装置402，可以调制和正确解调所传输的信息。
本申请实施例还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的用于传输信息的方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (7)
1.一种用于传输信息的方法，其特征在于，应用于低功耗广域通信系统，所述低功耗广域通信系统包括扩频调制装置和扩频解调装置，所述扩频调制装置与所述扩频解调装置通信，所述方法包括：
通过扩频调制装置获取初始信号，所述初始信号包括帧控制头初始数据和数据载荷初始数据；
根据分组因子对调制频点进行划分，以得到多组所述调制频点；
确定每组的所述调制频点对应的啁啾信号，其中，所述啁啾信号包括上啁啾信号和下啁啾信号；
根据所述上啁啾信号和所述下啁啾信号确定前导序列；
结合所述每组的调制频点，通过多进制频移键控和所述上啁啾信号调制所述帧控制头初始数据，以得到帧控制头；
结合所述每组的调制频点，通过多进制频移键控和所述上啁啾信号调制所述数据载荷初始数据，以得到数据载荷；
拼接所述前导序列、所述帧控制头和所述数据载荷，以生成调制信号；
将所述调制信号通过信道传输至所述扩频解调装置；
在所述扩频解调装置接收到所述调制信号的情况下，结合所述前导序列解调所述帧控制头和所述数据载荷，以获取信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前导序列包括检测序列和同步序列，所述根据所述上啁啾信号和所述下啁啾信号确定前导序列，包括：
扩展所述上啁啾信号，直至达到第一预设符号数，以得到扩展后的上啁啾信号；
扩展所述下啁啾信号，直至达到第二预设符号数，以得到扩展后的下啁啾信号；
拼接所述扩展后的上啁啾信号和所述扩展后的下啁啾信号，以得到所述检测序列；
扩展所述下啁啾信号，直至达到第三预设符号数，以得到所述同步序列；
根据所述检测序列和所述同步序列确定所述前导序列。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过所述下啁啾信号调制同步字；
在完成调制所述同步字的情况下，扩展所述下啁啾信号，直至达到第三预设符号数，以得到所述同步序列。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述扩频解调装置接收到所述调制信号的情况下，结合所述前导序列解调所述帧控制头和所述数据载荷，包括：
根据扩频因子生成未调制的下啁啾检测序列；
将所述扩频解调装置的接收信号与所述下啁啾检测序列进行共轭乘，并进行快速傅里叶变换，以得到幅度频谱；
在所述幅度频谱的最大值大于预设值的情况下，结合所述前导序列判断所述接收信号是否为所述低功耗广域通信系统的调制信号；
在所述接收信号为所述低功耗广域通信系统的调制信号的情况下，解调帧控制头和数据载荷。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述前导序列包括检测序列和同步序列，所述在所述幅度频谱的最大值大于预设值的情况下，结合所述前导序列判断所述接收信号是否为所述低功耗广域通信系统的调制信号，包括：
通过所述检测序列进行频偏估计，并根据所述频偏估计纠正所述接收信号的偏差；
在完成纠正所述接收信号的偏差的情况下，通过所述同步序列判断所述接收信号是否为所述低功耗广域通信系统的调制信号。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在所述接收信号为所述低功耗广域通信系统的调制信号的情况下，解调帧控制头和数据载荷，包括：
通过循环冗余校验校验所述调制信号，以确定所述调制信号在传输过程或接收过程中是否发生错误；
在所述调制信号在传输过程或接收过程中没有发生错误的情况下，解调所述帧控制头和所述数据载荷。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始信号包括帧控制头初始数据和数据载荷初始数据，所述方法还包括：
在完成对所述帧控制头初始数据进行循环冗余校验、编码、交织、速率匹配和格雷码映射的情况下，调制所述帧控制头初始数据，以得到帧控制头；
在完成对所述数据载荷初始数据进行加扰、循环冗余校验、编码、交织、速率匹配、格雷码映射和串并转换的情况下，调制所述数据载荷初始数据，以得到数据载荷。
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