[发明专利]基于非线性混频的超低功耗OFDMA无线下行链路系统和方法

说明书

本发明提供了一种基于非线性混频的超低功耗OFDMA无线下行链路方法及系统，包括：步骤S1：不同用户的原始比特流通过编码、星座图映射、交织的方式加载在子载波上，生成OFDM信号，将生成的OFDM信号通过发射机发送至用户终端；步骤S2：用户终端通过非线性器件对发射机发送的OFDM信号进行被动式的下变频，并通过本地的频率搬移实现下变频后的OFDM信号中的子载波的选择性解调。标签作为一个物联网节点，具有超低功耗的工作特点；它利用完全无源的二极管的非线性特性来实现下变频，并通过射频开关的二次变频实现子载波的选择性解调，其功耗主要来自于射频开关二次混频的功耗和比较器，其峰值功耗在20MHz的通信带宽下预计低于200微瓦。

技术领域

本发明涉及低功耗通信、模拟射频电路、无线通信技术领域，具体地，涉及基于非线性混频的超低功耗OFDMA无线下行链路系统和方法。

背景技术

物联网能够使得我们的生活更加智能，更加便捷。然而物联网的核心组成部分：移动终端始终受制于功耗问题而难以被完全解决。近些年无线网络与系统方向，反向散射(backscatter)的研究引起了广泛的关注。由于不需要主动发射的功率器件，基于反向散射通讯方式的器件可以相对减少近百、千倍的功率消耗。最新的反向散射技术也能实现在单个标签上实现96Mbps级别的数据回传速率。然而，这些性能都是在上行链路上实现的。作为一个完善的通信设备，一个低功耗而高性能的下行电路也必不可少。前期的反向散射工作都延续了上世纪的低功耗设计：采用完全无源的二极管被动式地检测包络信号来进行广播式的通信；然而这样的方法具有低效的缺陷，尤其是在设备数量很多、密集的场景下，广播式的下行链路约束了反向散射网络的效率，限制了其应用。OFDMA下行链路是目前广泛应用于LTE等无线系统中的多用户下行链路方案，然而它基于下变频、放大器和FFT模块的特性导致反向散射标签难以支撑其所需的功耗。而由于高Q值的滤波器难以实现，需要下变频电路，以及频域采样依赖高功耗的FFT运算模块，这成了低功耗OFDMA下行链路难以实现的两大主要因素。最近两年，研究者利用二极管的非线性效应实现了射频信号的下变频，实现了超低功耗的ZigBee接收机；这个发现为低功耗的OFDMA下行链路提供了实现的机会。

专利文献CN101635618A(申请号：200910042064.7)公开了基于FFT预编码的OFDMA下行链路通信方法及系统，在基站发射机需要发送数据时，对调制编码后的数据执行FFT预编码操作以降低峰均比，有效缓解了基站发送信号时峰均比偏高的瓶颈，此外，由于数据并非在频域直接产生，而是通过FFT预编码操作扩散到各个频点上，因此可以有效地利用多径信道提供的频率分集，提高系统的误码性能。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于非线性混频的超低功耗OFDMA无线下行链路方法及系统。

根据本发明提供的一种基于非线性混频的超低功耗OFDMA无线下行链路方法，包括：

步骤S1：不同用户的原始比特流通过编码、星座图映射、交织的方式加载在子载波上，生成OFDM信号，将生成的OFDM信号通过发射机发送至用户终端；

步骤S2：用户终端通过非线性器件对发射机发送的OFDM信号进行被动式的下变频，，并通过本地的频率搬移实现下变频后的OFDM信号中的子载波的选择性解调。

优选地，所述步骤S1包括：

步骤S1.1：对不同用户的原始比特流添加纠错码，并进行信号编码，得到编码后的比特流；

步骤S1.2：将编码后的比特流中的每个比特进行星座图映射，得到映射后的复数值；

步骤S1.3：对映射后的复数值进行子载波交织，得到交织后的复数值；

步骤S1.4：对交织后的复数值进行IFFT变换，生成OFDM信号；

步骤S1.5：将生成的OFDM信号通过发射机发送至用户终端。