CN107623930A - 一种物联网可靠传输无线网络通信物理层发射机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于物联网网络通信物理层的信号发射方法及装置，所述信号发射方法所发射的前导序列由M个重复的短训练序列和N个重复的长训练序列的不同组合构成，其中，所述M和N为大于4的自然数。本发明所公开的用于物联网网络通信物理层的信号发射方法及装置抗强干扰、覆盖范围广而且性能鲁棒，能够兼容已有的IEEE802.11ah技术，同时又比IEEE802.11ah更具抗强干扰和更广域覆盖的特性。
Description
技术领域
本发明总地涉及物联网无线网络通信，尤其涉及一种用于物联网网络通信物理层的信号发射方法及装置。
背景技术
物联网的应用正风起云涌，物联网网络通信技术也层出不穷。但能同时解决物联网网络通信的低功耗、广覆盖、抗强干扰、多终端、快传输、安全可靠的无线网络通信技术很少。目前IEEE标准组织2016年刚颁布的专为物联网制定的IEEE802.11ah无线网络通信技术标准，已经非常接近以上需求。但对于诸如中国等国家的高密集居住的物联网应用场景，还需要更加鲁棒的可靠传输。
发明内容
本发明提供一种用于物联网网络通信物理层的信号发射方法，包括对要发射的数据产生前导序列，和对处理后的数据进行射频发射，其中，所述产生的前导序列由M个重复的短训练序列和N个重复的长训练序列的不同组合构成，其中，所述M和N为大于4的自然数。
示例性地，所述M和N的值能够根据环境噪声干扰而自适应调节。
示例性地，所述信号发射方法还包括：在产生前导序列后，对数据进行前向纠错信道编码，进行L次的数据重复，并且进行数据交织，其中L为大于2的自然数。
示例性地，所述L的值能够根据环境噪声干扰而自适应调节。
示例性地，所述进行射频发射的频段范围为470MHz到510MHz。
本发明还提供一种用于物联网网络通信物理层的信号发射装置，包括用于对要发射的数据产生前导序列的前导序列产生器和用于对处理后的数据进行射频发射的射频发射器，其中所述前导序列产生器产生的前导序列由M个重复的短训练序列和N个重复的长训练序列的不同组合构成，其中，所述M和N为大于4的自然数。
示例性地，所述M和N的值能够根据环境噪声干扰而自适应调节。
示例性地，信号发射装置还包括：用于对数据进行前向纠错信道编码的前向纠错编码器、用于进行L次数据重复的数据重复器、以及用于进行数据交织的数据交织器，其中L为大于2的自然数。
示例性地，所述L的值能够根据环境噪声干扰而自适应调节。
示例性地，所述射频发射器进行射频发射的频段范围为470MHz到510MHz。
本发明所公开的用于物联网网络通信物理层的信号发射方法及装置抗强干扰、覆盖范围广而且性能鲁棒，能够兼容已有的IEEE802.11ah技术，同时又比IEEE802.11ah更具抗强干扰和更广域覆盖的特性。
附图说明
通过以下结合附图以举例方式对本发明的实施方式进行详细描述后，本发明的其他特征、特点和优点将会更加明显。
图1为原始IEEE802.11ah物理层发射机的结构。
图2为根据本发明实施例的兼容IEEE802.11ah物理层发射机的结构。
具体实施方式
现将结合附图来解释选定的实施例。本领域技术人员从此公开可以了解，对实施例的以下描述仅提供用于例示而不用于限制本发明的目的，本发明由所附的权利要求和它们的等同方式来限定。
图1为原始IEEE802.11ah物理层发射机的结构。如图1所示，原始IEEE802.11ah物理层发射机包括前导(Preamble)序列的产生、扰码器、前向纠错信道编码器、数据重复和数据交织器、星座图映射，正交频分复用(OFDM)信号发生器，模拟前端和射频发射等。基于该结构，其发射信号的前导(Preamble)序列由4个重复的短训练序列(用于(自动增益控制)AGC、信号检测、粗频率偏移估计以及符号定位)和4个重复的长训练序列(精频率偏移估计、信道估计)构成。本数据帧信令(Signal)和原始数据经过扰码器(Scrambler)后进行前向纠错(FEC)信道编码后，进行2次数据重复后，进行数据交织(Interleaver)，然后进行二进制相移键控(BPSK)或高阶调制，经一系列正交频分复用(OFDM)处理后在902-928MHz频段进行射频(RF)发射。
在物联网网络通信应用中，由于环境和信道质量不同，有的环境和信道质量非常恶劣，需要在不增加发射功率的情况下，在强干扰和强噪声的环境下仍然可以进行信号获取、信号处理、信号传输。上述如图1所示的原始IEEE802.11ah物理层发射机的抗干扰能力和覆盖范围方面可能不足以满足高密集居住的物联网应用场景。
鉴于此，本发明提出一种用于物联网网络通信物理层的信号发射方法及装置，其既兼容已有的IEEE802.11ah技术，又比IEEE802.11ah更具抗强干扰和更广域覆盖的特性。下面结合具体的实施例进行详细描述。
在一个实施例中，根据本发明实施例的信号发射方法/装置所发射的前导序列由M个重复的短训练序列和N个重复的长训练序列的不同组合构成，其中，所述M和N为大于4的自然数。
针对在强干扰和强噪声的环境下的WiFi头信号的获取，根据本发明实施例的信号发射方法/装置增加了Preamble中OFDM信号的短训练序列重复次数(M次，M>4)及长训练序列重复次数(N次，N>4)，使得接收机在进行同步相关处理时有更长的时间积累进行准确判断，而不至于信号漏判。
示例性地，上述M和N的值(即短、长训练序列具体的重复次数)可根据具体的环境和噪声进行自适应选择/调节。
进一步地，根据本发明实施例的信号发射方法/装置在将数据进行前向纠错信号编码后、在进行数据交织之前进行L次的数据重复，其中L为大于2的自然数。
针对在强干扰和强噪声的环境下的WiFi的本数据帧信令(Signal)、负载数据的处理，根据本发明实施例的信号发射方法/装置增加了经加扰和前向纠错信道编码后的本数据帧信令(Signal)、负载数据的重复次数(L次，L>2)，使得接收机在进行信号处理时有更多的数据信息积累进行准确判断，而不至于信号误判。
示例性地，L的值(即数据的重复次数)可根据具体的环境和噪声进行自适应选择/调节。
此外，根据本发明实施例的信号发射方法/装置进行射频发射的频段范围为470MHz到510MHz。
本无线网络通信的频点在美国定义为902-928MHz，然而中国无委会还没有明确定义这种频段，根据本发明实施例的信号发射方法/装置在470MHz到510MHz的频段内或在1GHz以下的其他频点进行射频发射更适宜满足中国的高密集居住的物联网应用场景。
因此，本发明所公开的用于物联网网络通信物理层的信号发射方法及装置抗强干扰、覆盖范围广而且性能鲁棒，能够兼容已有的IEEE802.11ah技术，同时又比IEEE802.11ah更具抗强干扰和更广域覆盖的特性。
下面参见附图具体描述根据本发明实施例的信号发射方法/装置。
图2为根据本发明实施例的兼容IEEE802.11ah物理层发射机的结构。如图2所示，根据本发明实施例的物理层发射机包括前导(Preamble)序列的产生、扰码器、前向纠错信道编码器、数据重复和数据交织器、星座图映射，正交频分复用(OFDM)信号发生器，模拟前端和射频发射等。基于该发射器，发射信号的前导(Preamble)序列由M个(M>4)重复的短训练序列和N个(N>4)重复的长训练序列不同组合构成。本数据帧信令(Signal)和原始数据经过扰码器(Scrambler)后进行前向纠错(FEC)信道编码后，进行L次(L>2)数据重复后，进行数据交织(Interleaver)，然后进行二进制相移键控BPSK或高阶调制，经一系列正交频分复用(OFDM)处理后在470-510MHz频段(或其他1GHz以下频段)进行射频(RF)发射。
图2所示的根据本发明实施例的物理层发射机与图1所示的原始IEEE802.11ah物理层发射机相比：针对在强干扰和强噪声的环境下的WiFi头信号的获取，增加了Preamble中OFDM信号的短训练序列重复次数及长训练序列重复次数，使得接收机在进行同步相关处理时有更长的时间积累进行准确判断，而不至于信号漏判；针对在强干扰和强噪声的环境下的WiFi的本数据帧信令(Signal)、负载数据的处理，增加了经加扰和前向纠错信道编码后的本数据帧信令(Signal)、负载数据的重复次数，使得接收机在进行信号处理时有更多的数据信息积累进行准确判断，而不至于信号误判。此外，与图1所示的原始IEEE802.11ah物理层发射机在902-928MHz频带内进行射频发射相比，图2所示的根据本发明实施例的物理层发射机进行射频发射的频段范围为470MHz到510MHz，更适宜满足中国的高密集居住的物联网应用场景。
因此，本发明以可能降低数据传输率为代价，换取信号在强干扰和强噪声的环境下的获取、处理、和传输。本发明所公开的用于物联网网络通信物理层的信号发射方法及装置抗强干扰、覆盖范围广而且性能鲁棒，能够兼容已有的IEEE802.11ah技术，同时又比IEEE802.11ah更具抗强干扰和更广域覆盖的特性。
尽管已经示出和描述了发明的示例性实施例，但可以理解的是，本文所使用的所有术语都为描述性的而非限定性的，在不背离本发明的精神和范围的前提下，本领域普通技术人员可以进行多种改变、变型和替换。
Claims (10)
1.一种用于物联网网络通信物理层的信号发射方法，包括对要发射的数据产生前导序列，和对处理后的数据进行射频发射，
其特征在于，所述产生的前导序列由M个重复的短训练序列和N个重复的长训练序列的不同组合构成，其中，所述M和N为大于4的自然数。
2.根据权利要求1所述的信号发射方法，其特征在于，所述M和N的值能够根据环境噪声干扰而自适应调节。
3.根据权利要求1所述的信号发射方法，还包括：在产生前导序列后，对数据进行前向纠错信道编码，进行L次的数据重复，并且进行数据交织，其中L为大于2的自然数。
4.根据权利要求3所述的信号发射方法，其特征在于，所述L的值能够根据环境噪声干扰而自适应调节。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的信号发射方法，其特征在于，所述进行射频发射的频段范围为470MHz到510MHz。
6.一种用于物联网网络通信物理层的信号发射装置，包括用于对要发射的数据产生前导序列的前导序列产生器和用于对处理后的数据进行射频发射的射频发射器，其特征在于，所述前导序列产生器产生的前导序列由M个重复的短训练序列和N个重复的长训练序列的不同组合构成，其中，所述M和N为大于4的自然数。
7.根据权利要求6所述的信号发射装置，其特征在于，所述M和N的值能够根据环境噪声干扰而自适应调节。
8.根据权利要求6所述的信号发射装置，还包括：用于对数据进行前向纠错信道编码的前向纠错编码器、用于进行L次数据重复的数据重复器、以及用于进行数据交织的数据交织器，其中L为大于2的自然数。
9.根据权利要求8所述的信号发射装置，其特征在于，所述L的值能够根据环境噪声干扰而自适应调节。
10.根据权利要求6-9中的任一项所述的信号发射装置，其特征在于，所述射频发射器进行射频发射的频段范围为470MHz到510MHz。
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