[发明专利]一种基于DDS直接数字频率合成的LoRa散射通信系统

说明书

本发明公开了一种基于DDS直接数字频率合成的LoRa散射通信系统，包含数字基带处理器、一射频开关、一阻抗匹配电路及天线，射频开关的控制端连接数字基带处理器的输出端，一开关连接端连接所述天线，另一开关连接端与地之间串接所述阻抗匹配电路；数字基带处理器用于根据LoRa协议规范，通过编程或者数字逻辑电路的方式对LoRa数据帧进行Whitenning加扰、Hamming纠错编码、Interleaving交织以及De‑Gray编码，再将得到的Symbol符号采用DDS直接数字频率合成方法进行CSS线性调频调制，得到数字方波信号并依次发送至射频开关；射频开关用于根据所述数字方波信号，控制射频开关的开关状态，将信号以散射的方式发送出去。本发明可在数字域实现，成本低，功耗低，鲁棒性好。

技术领域

本发明涉及LoRa散射通信领域，更具体地说，涉及一种基于DDS直接数字频率合成的LoRa散射通信系统。

背景技术

2017年9月，美国华盛顿大学的Vamsi Talla等人在论文《LoRa Backscatter:Enabling The Vision of Ubiquitous Connectivity》中提出了LoRa散射通信技术，给出了模数混合LoRa散射通信设计方案，其原理图如图1所示。数字基带处理器将待发送的数据按照扩展因子SF处理成数字符号后，输入至DAC将数字信号转换为模拟信号，然后模拟信号经VCO转换为频率信号，给到映射开关，映射开关控制8路匹配负载的通断，从而将信号散射出去。关于上述技术，基于FPGA平台进行了原理样机开发和通信试验验证，并设计了具有LoRa散射通信功能的集成电路芯片(LoRa散射通信原理详见该论文，此处不再赘述)。

LoRa散射通信方案的最大特点是功耗低、成本低，但是模数混合LoRa散射通信技术中采用了DAC、VCO、开关映射、单刀八掷RF开关、8路匹配负载等诸多功能模块。该设计方案采用的模/数混合电路，对模拟信号的线性度、精度都有较高的要求，实现较为复杂，且不利于降功耗、降成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中模数混合LoRa散射通信方案必须采用模/数混合电路，对模拟信号的线性度、精度都有较高的要求，实现较为复杂，且不利于降功耗、降成本的技术缺陷，提供一种基于DDS直接数字频率合成的LoRa散射通信系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于DDS直接数字频率合成的LoRa散射通信系统，其特征在于，包含数字基带处理器、一射频开关、一阻抗匹配电路及天线，射频开关的控制端连接数字基带处理器的输出端，一开关连接端连接所述天线，另一开关连接端与地之间串接所述阻抗匹配电路；

所述数字基带处理器用于根据LoRa协议规范，通过编程或者数字逻辑电路的方式对LoRa数据帧进行Whitenning加扰、Hamming纠错编码、Interleaving交织以及De-Gray编码，再将得到的Symbol符号采用DDS直接数字频率合成方法进行CSS线性调频调制，得到数字方波信号依次并发送至射频开关；

所述射频开关用于根据所述数字方波信号，控制射频开关的开关状态，将信号以散射的方式发送出去。

优选地，在本发明的LoRa散射通信系统中，所述数字基带处理器为MCU、FPGA、ASIC中的任意一种或者多种的组合。

优选地，在本发明的LoRa散射通信系统中，所述将得到的Symbol符号采用DDS直接数字频率合成进行CCS线性调频调制，得到数字方波信号具体包括如下步骤：

将得到的Symbol符号采用DDS直接数字频率合成，对于每个Symbol符号通过更新频率控制字实现线性调频，并将相位累加器的MSB最高比特位输出，即可产生对应的数字方波序列。