一種捕獲和存儲(chǔ)315MHz或433MHz無(wú)線數(shù)字通信信號(hào)的方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種捕獲和存儲(chǔ)315MHz或433MHz無(wú)線數(shù)字通信信號(hào)的方法及系統(tǒng)，包括：將315MHz或者433MHz頻段射頻信號(hào)下變頻至中頻信號(hào)；對(duì)所述中頻信號(hào)進(jìn)行放大并采樣；使用FFT將采樣后的中頻信號(hào)由時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，保留待接收頻點(diǎn)的頻譜，將其余頻點(diǎn)的頻譜切除；使用IFFT對(duì)保留的頻譜由頻域轉(zhuǎn)換成時(shí)域；對(duì)轉(zhuǎn)換得到的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)解調(diào)，并將得到的基帶信號(hào)存儲(chǔ)至SRAM中。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)315MHz或433MHz頻段內(nèi)的短時(shí)突發(fā)無(wú)線數(shù)字通信信號(hào)隨時(shí)進(jìn)行有效捕獲并存儲(chǔ)。
【專利說(shuō)明】一種捕獲和存儲(chǔ)315MHz或433MHz無(wú)線數(shù)字通信信號(hào)的方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種捕獲和存儲(chǔ)315MHz或433MHz無(wú)線數(shù)字通信信號(hào)的方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]315MHz和433MHz ISM頻段短程無(wú)線數(shù)字通信廣泛應(yīng)用于民用(例如汽車遙控器)和工業(yè)領(lǐng)域，其通信具有載波頻點(diǎn)多、單次通信時(shí)間短(突發(fā)或者猝發(fā))、調(diào)制方式多樣等特點(diǎn)，在通信設(shè)備較多的情況下，還會(huì)造成不同頻點(diǎn)強(qiáng)弱信號(hào)混雜的復(fù)雜電磁環(huán)境，對(duì)其通信信號(hào)進(jìn)行捕獲和存儲(chǔ)一直是安全領(lǐng)域中的一個(gè)較難解決的技術(shù)問(wèn)題。
[0003]傳統(tǒng)無(wú)線數(shù)字通信信號(hào)捕獲技術(shù)，對(duì)于315MHz和433MHz ISM頻段短程無(wú)線數(shù)字通信，存在頻點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)難，難于捕獲突發(fā)通信，難于適應(yīng)多樣化的調(diào)制方式等問(wèn)題，特別是在不同頻點(diǎn)強(qiáng)弱信號(hào)混雜的復(fù)雜電磁環(huán)境中，更難于適應(yīng)，因此不適用于315MHz和433MHzISM頻段短程無(wú)線數(shù)字通信信號(hào)的捕獲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種捕獲和存儲(chǔ)315MHz或433MHz無(wú)線數(shù)字通信信號(hào)的方法及系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)所述315MHz或433MHz的無(wú)線數(shù)字通信信號(hào)進(jìn)行下變頻和采樣，并利用FFT和IFFT完成頻點(diǎn)分離。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)15MHz或433MHz頻段內(nèi)的短時(shí)突發(fā)無(wú)線數(shù)字通信信號(hào)隨時(shí)進(jìn)行有效捕獲并存儲(chǔ)，在存在多個(gè)頻點(diǎn)同時(shí)通信的情況下，能夠有效分離各頻點(diǎn)的數(shù)字通信信號(hào)并分別存儲(chǔ)。
[0005]本發(fā)明提供方法如下:一種捕獲和存儲(chǔ)315MHz或433MHz無(wú)線數(shù)字通信信號(hào)的方法，包括:
將315MHz或者433MHz頻段射頻信號(hào)下變頻至中頻信號(hào)；
其中，一般低成本高速ADC的采樣速率可做到40MS/s以上，但通常不超過(guò)200MS/s，因此直接使用ADC對(duì)315MHz或者433MHz ISM頻段射頻信號(hào)進(jìn)行采樣是不現(xiàn)實(shí)的，需要首先對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行一次下變頻，變成較低頻率的中頻(IF)信號(hào)再通過(guò)ADC進(jìn)行采樣，以進(jìn)行軟件無(wú)線電處理；
對(duì)所述中頻信號(hào)進(jìn)行放大并采樣；
此時(shí)，由于315MHz或者433MHz ISM頻段內(nèi)頻點(diǎn)的射頻信號(hào)，包括不同頻點(diǎn)強(qiáng)弱信號(hào)混雜的射頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)下變頻后得到中頻信號(hào)，只是發(fā)生了頻譜搬移，并沒(méi)有進(jìn)行解調(diào)，經(jīng)過(guò)ADC采樣轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)之后，這種數(shù)字信號(hào)仍然屬于已調(diào)制信號(hào)；
使用FFT將采樣后的中頻信號(hào)由時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，保留待接收頻點(diǎn)的頻譜，將其余頻點(diǎn)的頻譜切除；所述FFT是快速傅里葉變換；
使用IFFT對(duì)保留的頻譜由頻域轉(zhuǎn)換成時(shí)域；所述IFFT是快速傅里葉反變換；
對(duì)轉(zhuǎn)換得到的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)解調(diào)，并將得到的基帶信號(hào)存儲(chǔ)至SRAM中。[0006]進(jìn)一步地，所述中頻信號(hào)的頻率為10MHz-20MHz。
[0007]其中，考慮到一般315MHz或者433MHz ISM頻段所使用的頻點(diǎn)，上限頻率和下限頻率之差在幾個(gè)MHz的范圍內(nèi)，例如433MHz ISM頻段頻率范圍為433.05MHz—434.79MHz,中心頻率為433.92MHz。因此，為了有效覆蓋所有頻點(diǎn)，同時(shí)簡(jiǎn)化中頻濾波器設(shè)計(jì)，中頻下限頻率選擇IOMHz左右；綜合考慮ADC采樣速率、ADC成本、中頻電路設(shè)計(jì)等多個(gè)因素，中頻上限頻率選擇20MHz左右，也可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)升高，但一般不超過(guò)70MHz。
[0008]本發(fā)明提供系統(tǒng)如下:一種捕獲和存儲(chǔ)315MHz或433MHz無(wú)線數(shù)字通信信號(hào)的系統(tǒng)，包括:
變頻模塊，用于將315MHz或者433MHz頻段射頻信號(hào)下變頻至中頻信號(hào)；
放大模塊，用于對(duì)所述中頻信號(hào)進(jìn)行放大；
采樣模塊，用于對(duì)放大后的中頻信號(hào)進(jìn)行采樣；
頻點(diǎn)分離模塊，使用FFT將采樣后的中頻信號(hào)由時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，保留待接收頻點(diǎn)的頻譜，將其余頻點(diǎn)的頻譜切除；使用IFFT對(duì)保留的頻譜由頻域轉(zhuǎn)換成時(shí)域，并將所述時(shí)域信號(hào)發(fā)送至解調(diào)模塊；
解調(diào)模塊，用于對(duì)轉(zhuǎn)換得到的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)解調(diào)，并將得到的基帶信號(hào)存儲(chǔ)至SRAM 中。
[0009]進(jìn)一步地，所述中頻信號(hào)的頻率為10MHz-20MHz。
[0010]進(jìn)一步地，所述變頻模塊由混頻器和固定振蕩頻率的本機(jī)振蕩器組合實(shí)現(xiàn)。
[0011]進(jìn)一步地，所述頻點(diǎn)分離模塊和解調(diào)模塊由可編程邏輯器件和CPU組合實(shí)現(xiàn)。
[0012]進(jìn)一步地，所述可編程邏輯器件和CPU上需要連接SRAM作為存儲(chǔ)器
綜上所述，本發(fā)明提供了一種捕獲和存儲(chǔ)315MHz或433MHz無(wú)線數(shù)字通信信號(hào)的方法及系統(tǒng)，本發(fā)明所提出的技術(shù)方案，利用下變頻技術(shù)將315MHz或433MHz無(wú)線數(shù)字通信信號(hào)變換成為中頻信號(hào)，對(duì)所述中頻信號(hào)進(jìn)行采樣，對(duì)所述采樣后的信號(hào)進(jìn)行頻點(diǎn)分離，使用FFT將中頻信號(hào)由時(shí)域變換到頻域，選擇需要接收頻點(diǎn)的頻譜并予以保留，將不需要接收頻點(diǎn)的頻譜切除，再使用IFFT (FFT逆變換)重新變換到時(shí)域信號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)寬帶接收情況下的頻點(diǎn)有效分離，分離出各頻點(diǎn)已調(diào)制信號(hào)(可同時(shí)進(jìn)行)之后，對(duì)各頻點(diǎn)已調(diào)制信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)解調(diào)，并將解調(diào)得到的基帶信號(hào)存儲(chǔ)在SRAM中，即實(shí)現(xiàn)了各頻點(diǎn)數(shù)字通信信號(hào)的同時(shí)接收、分別解調(diào)以及存儲(chǔ)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1為本發(fā)明提供的一種捕獲和存儲(chǔ)315MHz或433MHz無(wú)線數(shù)字通信信號(hào)的方法流程圖；
圖2為本發(fā)明提供的一種捕獲和存儲(chǔ)315MHz或433MHz無(wú)線數(shù)字通信信號(hào)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
圖；
圖3為本發(fā)明提供的優(yōu)選實(shí)施例的硬件實(shí)現(xiàn)框圖。【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明給出了一種捕獲和存儲(chǔ)315MHz或433MHz無(wú)線數(shù)字通信信號(hào)的，為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，并使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明中技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:
本發(fā)明首先提供了一種捕獲和存儲(chǔ)315MHz或433MHz無(wú)線數(shù)字通信信號(hào)的方法，如圖1所示，包括:
SlOl將315MHz或者433MHz頻段射頻信號(hào)下變頻至中頻信號(hào)；
S102對(duì)所述中頻信號(hào)進(jìn)行放大并采樣；
S103使用FFT將采樣后的中頻信號(hào)由時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，保留待接收頻點(diǎn)的頻譜，將其余頻點(diǎn)的頻譜切除；
S104使用IFFT對(duì)保留的頻譜由頻域轉(zhuǎn)換成時(shí)域；
S105對(duì)轉(zhuǎn)換得到的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)解調(diào)，并將得到的基帶信號(hào)存儲(chǔ)至SRAM中。
[0016]優(yōu)選地，所述中頻信號(hào)的頻率為10MHz-20MHz。
[0017]本發(fā)明還提供了一種捕獲和存儲(chǔ)315MHz或433MHz無(wú)線數(shù)字通信信號(hào)的系統(tǒng)，如圖2所示,包括:
變頻模塊201，用于將315MHz或者433MHz頻段射頻信號(hào)下變頻至中頻信號(hào)；
放大模塊202，用于對(duì)所述中頻信號(hào)進(jìn)行放大；所述放大模塊可以為中頻放大器；
采樣模塊203，用于對(duì)放大后的中頻信號(hào)進(jìn)行采樣；所述采樣模塊可以由ADC實(shí)現(xiàn)；頻點(diǎn)分離模塊204，使用FFT將采樣后的中頻信號(hào)由時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，保留待接收頻點(diǎn)的頻譜，將其余頻點(diǎn)的頻譜切除；使用IFFT對(duì)保留的頻譜由頻域轉(zhuǎn)換成時(shí)域，并將所述時(shí)域信號(hào)發(fā)送至解調(diào)模塊205 ；
解調(diào)模塊205，用于對(duì)轉(zhuǎn)換得到的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)解調(diào)，并將得到的基帶信號(hào)存儲(chǔ)至SRAM中。
[0018]其中，所述頻點(diǎn)分離模塊使用FFT分離頻點(diǎn)，具有濾波徹底、可有效分離弱信號(hào)、頻點(diǎn)分離度高等優(yōu)點(diǎn)，配合自適應(yīng)解調(diào)算法，可以有效地解調(diào)出同時(shí)進(jìn)行通信的各頻點(diǎn)基帶信號(hào)并分別存儲(chǔ)，同時(shí)做到很強(qiáng)的抗干擾能力，這是傳統(tǒng)無(wú)線數(shù)字通信信號(hào)捕獲技術(shù)(基帶信號(hào)之前全模擬電路)難于解決的。
[0019]優(yōu)選地，所述中頻信號(hào)的頻率為10MHz-20MHz。
[0020]優(yōu)選地，所述變頻模塊由混頻器和固定振蕩頻率的本機(jī)振蕩器(OSC)組合實(shí)現(xiàn)。
[0021]優(yōu)選地，所述頻點(diǎn)分離模塊和解調(diào)模塊由可編程邏輯器件和CPU組合實(shí)現(xiàn)。
[0022]更為優(yōu)選地，在上述優(yōu)選方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)搭建時(shí)，其中，軟件無(wú)線電前端射頻信號(hào)部分是常規(guī)下變頻方案，可以采用一次下變頻、二次下變頻等方案，核心是由混頻器和固定振蕩頻率的本機(jī)振蕩器(OSC)組成的下變頻器，一種常規(guī)的一次下變頻方案可以包含射頻帶通濾波器(BPF)、寬帶低噪聲放大器(LNA)，下變頻器、低通濾波器(LPF)和中頻放大器，對(duì)315MHz或者433MHz ISM頻段內(nèi)頻點(diǎn)的射頻信號(hào)全部接收并統(tǒng)一下變頻，變成中頻信號(hào)，超過(guò)中頻上限頻率的信號(hào)被低通濾波器(LPF)濾除，并放大到一定幅度后，進(jìn)入ADC進(jìn)行采樣，在解調(diào)前就將調(diào)制后的中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以進(jìn)行軟件無(wú)線電數(shù)字信號(hào)處理，其硬件實(shí)現(xiàn)方案如圖3所示。
[0023]其中，上述頻點(diǎn)分離模塊的核心算法是FFT (快速傅里葉變換)，解調(diào)模塊是利用自適應(yīng)解調(diào)算法，二者都需要很高的運(yùn)行速度，為了保證算法運(yùn)行速度以及實(shí)時(shí)性，數(shù)字信號(hào)處理的核心器件選用高速可編程邏輯器件(例如FPGA)和高速CPU (例如DSP)聯(lián)合完成，可以同時(shí)使用多個(gè)可編程邏輯器件和CPU (包括多核CPU)并行進(jìn)行。
[0024]對(duì)采樣后的中頻數(shù)字信號(hào)，使用高速可編程邏輯器件和高速CPU聯(lián)合進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，屬于軟硬件結(jié)合加速數(shù)字信號(hào)處理手段，既有硬件的高速特性，又有軟件實(shí)現(xiàn)算法的靈活性。
[0025]優(yōu)選地，所述可編程邏輯器件和CPU上需要連接SRAM作為存儲(chǔ)器。
[0026]其中，為了及時(shí)緩沖經(jīng)過(guò)ADC采樣后的數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)，以及數(shù)字信號(hào)處理的中間數(shù)據(jù)，還有解調(diào)得到的基帶信號(hào)，可編程邏輯器件和CPU上均需要連接高速大容量SRAM作為存儲(chǔ)器(CPU可通過(guò)外部總線同時(shí)連接可編程邏輯器件和SRAM，根據(jù)CPU選型而定)。配合大容量高速SRAM，可以對(duì)采樣后的中頻數(shù)字信號(hào)進(jìn)行及時(shí)緩沖，保證短時(shí)(Is以下)突發(fā)無(wú)線數(shù)字通信信號(hào)也不會(huì)丟失。
[0027]如上所述，本發(fā)明給出了一種捕獲和存儲(chǔ)315MHz或433MHz無(wú)線數(shù)字通信信號(hào)的方法及系統(tǒng)，傳統(tǒng)的無(wú)線數(shù)字通信信號(hào)捕獲技術(shù)對(duì)315MHz或433MHz頻段短程數(shù)字通信，很難對(duì)準(zhǔn)頻點(diǎn)，無(wú)法準(zhǔn)確捕獲突發(fā)通信，并且無(wú)法有效適應(yīng)多樣化的調(diào)制方式。
[0028]本方法解決了對(duì)315MHz和433MHz ISM頻段內(nèi)的短時(shí)(Is以下)突發(fā)無(wú)線數(shù)字通信信號(hào)隨時(shí)進(jìn)行有效捕獲并存儲(chǔ)的問(wèn)題，在存在多個(gè)頻點(diǎn)同時(shí)通信的情況下，能夠有效分離各頻點(diǎn)的數(shù)字通信信號(hào)并分別存儲(chǔ)，無(wú)須事先進(jìn)行調(diào)諧以對(duì)準(zhǔn)頻點(diǎn)，不丟失短時(shí)突發(fā)通信，可自適應(yīng)多樣化的調(diào)制方式，同時(shí)適用于不同頻點(diǎn)強(qiáng)弱信號(hào)混雜的復(fù)雜電磁環(huán)境，其效果優(yōu)于傳統(tǒng)無(wú)線數(shù)字通信信號(hào)捕獲技術(shù)，可用于需要對(duì)315MHz和433MHz頻段無(wú)線數(shù)字通信信號(hào)進(jìn)行捕獲的多種場(chǎng)景。
[0029]以上實(shí)施例用以說(shuō)明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案。不脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或局部替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種捕獲和存儲(chǔ)315MHZ或433MHz無(wú)線數(shù)字通信信號(hào)的方法，其特征在于，包括: 將315MHz或者433MHz頻段射頻信號(hào)下變頻至中頻信號(hào)； 對(duì)所述中頻信號(hào)進(jìn)行放大并采樣； 使用FFT將采樣后的中頻信號(hào)由時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，保留待接收頻點(diǎn)的頻譜，將其余頻點(diǎn)的頻譜切除； 使用IFFT對(duì)保留的頻譜由頻域轉(zhuǎn)換成時(shí)域； 對(duì)轉(zhuǎn)換得到的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)解調(diào)，并將得到的基帶信號(hào)存儲(chǔ)至SRAM中。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述中頻信號(hào)的頻率為10MHz-20MHz。
3.一種捕獲和存儲(chǔ)315MHz或433MHz無(wú)線數(shù)字通信信號(hào)的系統(tǒng)，其特征在于，包括: 變頻模塊，用于將315MHz或者433MHz頻段射頻信號(hào)下變頻至中頻信號(hào)； 放大模塊，用于對(duì)所述中頻信號(hào)進(jìn)行放大； 采樣模塊，用于對(duì)放大后的中頻信號(hào)進(jìn)行采樣； 頻點(diǎn)分離模塊，使用FFT將采樣后的中頻信號(hào)由時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，保留待接收頻點(diǎn)的頻譜，將其余頻點(diǎn)的頻譜切除；使用IFFT對(duì)保留的頻譜由頻域轉(zhuǎn)換成時(shí)域，并將所述時(shí)域信號(hào)發(fā)送至解調(diào)模塊； 解調(diào)模塊，用于對(duì)轉(zhuǎn)換得到的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)解調(diào)，并將得到的基帶信號(hào)存儲(chǔ)至SRAM 中。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述中頻信號(hào)的頻率為10MHz-20MHz。
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述變頻模塊由混頻器和固定振蕩頻率的本機(jī)振蕩器組合實(shí)現(xiàn)。
6.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述頻點(diǎn)分離模塊和解調(diào)模塊由可編程邏輯器件和CPU組合實(shí)現(xiàn)。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述可編程邏輯器件和CPU上需要連接SRAM作為存儲(chǔ)器。
【文檔編號(hào)】H04B7/26GK103944632SQ201310734722
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】趙世平, 桑勝田, 張栗偉 申請(qǐng)人:哈爾濱安天科技股份有限公司