[发明专利]一种基于恒模信号的节能型无线通信收发机

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线通信收发机，特别涉及一种基于恒模信号的节能型无线通信收发机。

背景技术

作为通信技术的重要组成部分，无线通信技术因具有不用架线、灵活性强等优点而备受青睐，近年来更是得到迅猛发展，应用范围也越来越广。然而在大多数的应用领域无线通信收发机一直沿用常规收发机的设计方式，虽然可以满足通信性能，但可能无法满足特定的需求。例如在WSN(无线传感器网络)中，通常依靠电池供电且一般难以更换，如何高效使用能量、最大化网络生命周期是传感器网络面临的重要挑战，而不是一味的追求通信速率的提高。因此WSN中一个重要的设计目的是如何降低功耗和设备成本，而并不是追求数据的高速传输和吞吐量。若使用常规的收发机，传感器网络的使用寿命就会减少。

为了能够在有噪环境中使用简单低成本的设备进行通信，同时保持相对较好的性能，可以充分利用通信信号的特性来简化收发机的设计。

目前有众多专利文献涉及收发机节能问题。如标题为“功耗受控的收发机”的中国专利CN200580004330.7，它通过控制发射功率来减小功耗，但增加了控制装置，又使成本上升。再如标题为“Low cost/low power analogtransceiver architecture”的美国专利7,184,716，将模拟音频信号转化为单边带信号后发射，从而降低功耗，但其并不针对恒模信号做特别的功率优化。在2006年1月IEEE Radio and Wireless Symposium上发表的题为“Simple demodulator for 802.15.4 low-cost receivers”的文献中提出了一种将O-QPSK(偏移四相相移键控)看作调制指数为0.5的连续相位FSK(移频键控)，即MSK(最小移频键控)，利用MSK检测器进行解调，随后再配合匹配滤波器进行解扩的接收方式。但这种常规的接收方式并不是以符号为单位进行匹配而是对每个码字进行判决后再做匹配，因此没有充分利用扩频所带来的好处。还有在2007年12月14th IEEE International Conferenceon Electronics，Circuits and Systems，(ICECS 2007)上发表的题为“Theoretical and Practical Limits to Sensitivity in IEEE 802.15.4Receivers”的文献表明这种非相干解调与硬判决相关检测的组合比理想的软判决进行相关方式会带来6.6dB的灵敏度损失。若将接收信号与本地扩频后的波形模板进行匹配，需要使用ADC对接收信号进行采样，而ADC也是接收通道中一个主要的耗能器件，同时这种接收方式还需要进行运算复杂的相关运算，更加大了接收机的复杂度和能耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种充分利用恒模信号的特点，在满足IEEE802.15.4协议要求的性能指标条件下降低收发机的复杂度，从而有效降低能耗和成本的节能型无线通信收发机。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种基于恒模信号的节能型无线通信收发机，包括发射部分和接收部分，其特征在于，发射部分包括基带信号处理单元、第一硬限幅电路、射频发射单元和发射天线；其中基带信号处理单元包括比特到符号映射模块和恒模调制器，用于完成从二进制比特输入信号到发送符号的转换并将其调制到中频；第一硬限幅电路用于将中频信号转化为二进制序列；射频发送单元包括滤波器、混频器、丙类功放和选频回路，用于完成对硬限幅中频信号的成型滤波、上变频、功率放大以及频率选择。

接收部分包括接收天线、射频接收单元、第二硬限幅电路和中频信号处理单元；其中射频接收单元包括低噪放、混频器和滤波器，用于完成对接收信号的放大、下变频和滤波，形成中频模拟信号；第二硬限幅电路将中频模拟信号量化为二进制序列；中频信号处理单元包括匹配滤波器组、比较判决模块和符号到比特映射模块，用于完成从接收信号到二进制比特输出信号的转换。

上述方案中，所述匹配滤波器组中的相关运算使用同或逻辑、可逆计数器实现，同时采用本地码串行信号产生器产生码片序列，该码片序列与需要解的符号相对应，以便实现直接从中频信号解出符号。