[发明专利]一种低功耗蓝牙数据包的检测方法

说明书

本发明涉及无线通信技术领域，公开了一种低功耗蓝牙数据包的检测方法。首先，接收信号采用过采样，计算接收信号的时域差分序列；其次，计算接收信号时域差分序列与本地同步序列的相关值；然后，观测该相关值的信号特征，当信号特征满足期望特征时，检测到该数据包；最后，检测到数据包之后，确定符号同步的采样点位置和PDU起始点的位置，以符号同步的采样点位置为基准，以符号速率对接收信号进行采样和PDU解调。本地同步序列由+1和‑1所构成，根据低功耗蓝牙数据包的Preamble和Access address序列映射所产生，使得相关值的计算比较简单。仿真表明，高斯加性噪声信道下，本发明的数据包检测方法，在SNR＝10dB时，检测概率约为99％。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种低功耗蓝牙数据包的检测方法。

背景技术

低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy,BLE)是一种短距离、低成本和低功耗的无线通信技术，用于实现手机、平板电脑、笔记本电脑和其它智能设备等与周边电子设备的无线连接。低功耗蓝牙通信具有较高的可靠性、安全性、易用性等特点，并且以低功耗为设计目标，成为物联网领域最强大的无线接入技术之一。低功耗蓝牙工作在2.4G非授权频段[1]，将80MHZ带宽的无线信道划分为40个信道，每个信道带宽为2MHz，在不同信道之间采用自适应跳频通信增强了系统的抗干扰性能；低功耗蓝牙无线通信物理层采用恒包络的高斯频移键控(GFSK)调制，简化了发射机的设计。

低功耗蓝牙的数据包由Preamble、Access Address、PDU和CRC等4部分组成[1]。Preamble是一个8us长度的前导序列，可以用来进行接收信号自动增益控制和同步，将接收信号幅度放大到合适的范围内，以便ADC将接收信号转换成数字信号，输入给数字基带进行数字解调。另外，接收机检测Preamble和Access Address，通过比较接收到的AccessAddress是否与本地的Access一致，决定是否收到了低功耗蓝牙的数据包，以及该数据包是否发送给本设备。低功耗蓝牙数据包的检测性能会显著影响低功耗蓝牙接收机的总体接收性能。如何有效地利用Preamble和Access Address的格式和信号特征、设计检测算法、可靠地检测低功耗蓝牙的数据包，是低功耗蓝牙通信数字基带接收机设计最关键的问题之一。以下给出检索的相关文献：

[1]Bluetooth Core Specification v4.2,Bluetooth SIG,2014

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种低功耗蓝牙数据包的检测方法。

为了解决上述问题，本发明的低功耗蓝牙数据包的检测方法包括四个步骤：

步骤1：接收信号采用过采样，计算接收信号的时域差分序列，当前时刻的接收信号与OS个采样周期之前接收信号的共轭值相乘，通过如下过程实现：

RxDiff(n)＝Rx(n)conj{Rx(n-OS)} (1)

其中RxDiff(n)表示接收信号的时域差分序列；Rx(n)表示接收信号；OS表示接收信号的过采样率；conj{·}表示求共轭。

步骤2：计算接收信号时域差分序列与本地同步序列的相关值；计算接收信号时域差分序列与本地同步序列乘积的累加和，该累加和除以本地同步序列的长度，所得结果的实部平方与虚部平方之和为相关值，通过如下过程实现：

CorrVal(n)＝real{Corr(n)}*real{Corr(n)}+imag{Corr(n)}*imag{Corr(n)}(3)