基于射频捷变收发器的信噪比确定方法及通信设备与流程

本发明涉及通信技术领域，更具体地说，涉及一种基于射频捷变收发器的通信设备信噪比确定方法、核心数据处理器及通信设备。

背景技术：

目前，通信设备中要求具备数据发送速率自适应的功能，它的设计目的是发送方进行数据发送的时候，发送方会根据外部周围的电磁环境条件和收发双方的位置变化，采用相应的协议或者算法，找到一个合适的数据速率去发送无线电信号，以达到较高的传输效率。它同时要为路由协议提供支持，在多台通信设备中寻找最优的信号传输路径以实现自组网功能。为了实现数据发送速率自适应，我们采用了基于接收方接收信号-噪声强度的自适应速率方案，其核心思想是发送方会根据接收方最近一次接收自己报文的信号噪声比选择合适的发送速率。可见，通信中的任何一台设备在通信过程中会根据相关协议不断收发报文，并且设备要在这个过程中必须获取接收信号的强度、外部噪声信号的强度再计算信噪比来实现发送数据速率自适应。

因此，如何获取有用信号的强度和外部噪声信号的强度，实现计算信噪比，以对数据发送速率进行自适应调整，是本领域技术人员需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于射频捷变收发器的通信设备信噪比确定方法、核心数据处理器及通信设备，以获取有用信号的强度和外部噪声信号的强度，实现计算信噪比，以对数据发送速率进行自适应调整。

为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种基于射频捷变收发器的通信设备信噪比确定方法，包括：

核心数据处理器对基带iq信号进行同步后，且射频捷变收发器在接收有用信号时，从所述射频捷变收发器的rssi寄存器中读取第一寄存器值；

所述核心数据处理器在所述射频捷变收发器处于接收状态，且通信设备处于无线电静默状态时，从所述射频捷变收发器的rssi寄存器中读取第二寄存器值；

所述核心数据处理器根据射频模块接收信号的信号功率，利用所述第一寄存器值确定有用信号强度，利用所述第二寄存器值确定外部噪声信号强度，并根据所述有用信号强度和所述外部噪声强度确定信噪比。

其中，核心数据处理器对基带iq信号进行同步后，且射频捷变收发器在接收有用信号时，从所述射频捷变收发器的rssi寄存器中读取第一寄存器值，包括：

核心数据处理器在同步信号sync_pl为高电平时，从射频捷变收发器的rssi寄存器中读取第一寄存器值。

其中，所述核心数据处理器在同步信号sync_pl为高电平时，从射频捷变收发器的rssi寄存器中读取第一寄存器值，包括：

在所述同步信号sync_pl为高电平时，所述核心数据处理器从所述从射频捷变收发器的rssi寄存器中以预定时长为间隔，多次读取寄存器值，并将多次读取得寄存器值的平均值作为所述第一寄存器值。

其中，所述核心数据处理器在所述射频捷变收发器处于接收状态，且通信设备处于无线电静默状态时，从所述射频捷变收发器的rssi寄存器中读取第二寄存器值，包括：

所述核心数据处理器在tx_en信号从高电平变为低电平开始，至所述同步信号sync_pl从低电平变为高电平之前，从所述射频捷变收发器的rssi寄存器中读取第二寄存器值。

一种核心数据处理器，包括：

读取装置，用于对基带iq信号进行同步后，且射频捷变收发器在接收有用信号时，从所述射频捷变收发器的rssi寄存器中读取第一寄存器值；在所述射频捷变收发器处于接收状态，且通信设备处于无线电静默状态时，从所述射频捷变收发器的rssi寄存器中读取第二寄存器值；

数据处理装置，用于根据射频模块接收信号的信号功率，利用所述第一寄存器值确定有用信号强度，利用所述第二寄存器值确定外部噪声信号强度，并根据所述有用信号强度和所述外部噪声强度确定信噪比。

其中，所述读取装置，具体用于在同步信号sync_pl为高电平时，从射频捷变收发器的rssi寄存器中读取第一寄存器值。

其中，所述读取装置，具体用于在所述同步信号sync_pl为高电平时，从所述从射频捷变收发器的rssi寄存器中以预定时长为间隔，多次读取寄存器值，并将多次读取得寄存器值的平均值作为所述第一寄存器值。

其中，所述读取装置，具体用于在tx_en信号从高电平变为低电平开始，至所述同步信号sync_pl从低电平变为高电平之前，从所述射频捷变收发器的rssi寄存器中读取第二寄存器值。

一种通信设备，包括上述的核心数据处理器，以及与所述核心数据处理器相连的射频捷变收发器，以及与所述射频捷变收发器相连的射频模块。

其中，还包括：

与所述射频模块相连的天线口。

通过以上方案可知，本发明实施例提供的一种基于射频捷变收发器的通信设备信噪比确定方法，包括：核心数据处理器对基带iq信号进行同步后，且射频捷变收发器在接收有用信号时，从所述射频捷变收发器的rssi寄存器中读取第一寄存器值；所述核心数据处理器在所述射频捷变收发器处于接收状态，且通信设备处于无线电静默状态时，从所述射频捷变收发器的rssi寄存器中读取第二寄存器值；所述核心数据处理器根据射频模块接收信号的信号功率，利用所述第一寄存器值确定有用信号强度，利用所述第二寄存器值确定外部噪声信号强度，并根据所述有用信号强度和所述外部噪声强度确定信噪比。

可见，在本方案中，通过在基带iq信号同步后，进入解调的时间内，读取寄存器中的值作为有用信号的强度，而在通信设备无线电静默时，信道在正常接收状态下读取的寄存器值作为外部干扰信号进入信道内的噪声强度，可实现准确的确定信噪比，以便根据信噪比对数据发送速率进行自适应调整；本发明还公开了一种核心数据处理器及通信设备，同样能实现上述技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种基于射频捷变收发器的通信设备信噪比确定方法流程示意图；

图2为本发明实施例公开的硬件接收链路框架示意图；

图3为本发明实施例公开的核心处理芯片物理层基带解调示意图；

图4为本发明实施例公开的rssi信号获取时序图；

图5为本发明实施例公开的寄存器值校准框图；

图6为本发明实施例公开的一种核心数据处理器结构示意图；

图7为本发明实施例公开的一种通信设备结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种基于射频捷变收发器的通信设备信噪比确定方法、核心数据处理器及通信设备，以获取有用信号的强度和外部噪声信号的强度，实现计算信噪比，以对数据发送速率进行自适应调整。

参见图1，本发明实施例提供的一种基于射频捷变收发器的通信设备信噪比确定方法，包括：

s101、核心数据处理器对基带iq信号进行同步后，且射频捷变收发器在接收有用信号时，从所述射频捷变收发器的rssi寄存器中读取第一寄存器值；

其中，核心数据处理器对基带iq信号进行同步后，且射频捷变收发器在接收有用信号时，从所述射频捷变收发器的rssi寄存器中读取第一寄存器值，包括：

核心数据处理器在同步信号sync_pl为高电平时，从射频捷变收发器的rssi寄存器中读取第一寄存器值。

具体的，在所述同步信号sync_pl为高电平时，所述核心数据处理器从所述从射频捷变收发器的rssi寄存器中以预定时长为间隔，多次读取寄存器值，并将多次读取得寄存器值的平均值作为所述第一寄存器值。

具体的，通信设备在正常工作时会不断接收和发送一段一段的数据帧，这些不同类型的数据帧所占的时间长度根据mac协议而有所不同，在本实施例中通过核心数据处理器抓取接收信号的时序波形分析，根据这些其中的一些信号状态来判断何时读取的rssi寄存器值作为有用信号的强度，何时读取的rssi寄存器值作为外部噪声信号功率。

具体的，在本实施例中，在通信设备中获取信噪比是通过接收信道相关硬件来实现，其总体硬件接收链路框架如图2所示，具体包括核心数据处理器、ad9361射频捷变收发器，射频模块和天线口，该核心数据处理器包括基带处理端和控制处理端，基带处理端用于对于基带iq信号进行同步处理，控制处理端用于从ad9361射频捷变收发器的寄存器中读取寄存器值。

参见图3，为本实施例提供的核心处理芯片物理层基带解调示意图，参见图4，为本实施例提供的rssi信号获取时序图；其中，mclk40信号为核心数据处理器的时钟信号，通过该时钟信号，可计算出在哪段时间获取寄存器的值；sync_pl信号为同步信号，当基带iq信号进行同步处理后，该信号被置为高电平，表示正在接收有用信号；tx_en信号为ad9361射频捷变收发器的发射状态信号，当置于高电平时，代表ad9361射频捷变收发器处于发射状态，否则，则处于接受状态；rssi信号，表示读取的信号强度的寄存器值。

通信设备开启后，除了发送状态，会一直处于接收的工作状态，接收的信号经过射频信道再被解调后变成基带iq信号，核心处理器物理层的基带处理端会通过短训序列对基带iq信号进行粗帧同步，长训序列进行细帧同步，也是图3中的前两个过程，同步后表明接收到的是有用信号，同时会把同步信号sync_pl电平拉高，接收的信号进入后续处理，否则sync_pl信号会一直处于低电平状态，表明并没有接收到有用信号。

分析图4的时序图可以知道，在sync_pl信号被拉到高电平开始一直到变成低电平之间的时间表明当前接收到信号是有用信号，这段时间的时长可通过图4中的mclk40时钟信号计算出来，同时根据mac协议可知，发送的最短的帧长时间远远大于ad9361射频捷变收发器rssi计算信号强度的时间，也就是说，在任何sync_pl为高电平的时间内，可通过核心处理器去多次读取rssi寄存器的值，获得比较稳定的第一寄存器值，再通过相关计算，便可计算出当前有用信号的强度。

s102、所述核心数据处理器在所述射频捷变收发器处于接收状态，且通信设备处于无线电静默状态时，从所述射频捷变收发器的rssi寄存器中读取第二寄存器值；

其中，所述核心数据处理器在所述射频捷变收发器处于接收状态，且通信设备处于无线电静默状态时，从所述射频捷变收发器的rssi寄存器中读取第二寄存器值，包括：

所述核心数据处理器在tx_en信号从高电平变为低电平开始，至所述同步信号sync_pl从低电平变为高电平之前，从所述射频捷变收发器的rssi寄存器中读取第二寄存器值。

具体的，tx_en信号为表示通信设备收发状态的信号，参见图4，当核心数据处理器控制ad9361射频捷变收发器处于发射状态时，核心数据处理器将tx_en信号拉为高电平，当tx_en信号为低电平时，表明信道处于接收状态。参见图4，tgap时间是sync_pl为低电平的时间，其中有段时间是tx_en信号为高，表示设备处于发送状态，在这个时间内，由于受到ad9361射频捷变收发器发送信道的内部干扰，不能去读取rssi的寄存器值，只有在t1时间内，设备处于接收状态，同时也处于有用信号的静默的时候，这时通过控制ad9361射频捷变收发器去读取rssi的寄存器值才是外部干扰信号进入到信道带内的噪声信号强度。

并且，在本实施例中通过在有线信道和无线信道中利用这种方法读取有用信号强度和噪声信号强度的值，与用频谱仪测试的信号功率值进行对比，本方法可准确的读出用信号强度和噪声信号强度。

s103、所述核心数据处理器根据射频模块接收信号的信号功率，利用所述第一寄存器值确定有用信号强度，利用所述第二寄存器值确定外部噪声信号强度，并根据所述有用信号强度和所述外部噪声强度确定信噪比。

具体的，在本实施例中是通过从ad9361射频捷变收发器的寄存器中读取有用信号强度和外部噪声强度，但是，从芯片中读取的两个寄存器值的单位量纲为db，它并不是接收信号的绝对功率值dbm，经过测试发现，这两个寄存器的值与进入天线口中的信号功率在一个比较大的动态范围内是线性关系，因此，经过校准后可以得出寄存器中的值与接收信号的绝对功率的对应关系，通过该对应关系，可将核心数据处理器读取的值经过换算得到信号绝对功率值，其校准基本框图如图5所示。

下面对本发明实施例提供的核心数据处理器进行介绍，下文描述的核心数据处理器与上文描述的通信设备信噪比确定方法可以相互参照。

参见图6，本发明实施例提供的一种核心数据处理器100，包括：

读取装置110，用于对基带iq信号进行同步后，且射频捷变收发器在接收有用信号时，从所述射频捷变收发器的rssi寄存器中读取第一寄存器值；在所述射频捷变收发器处于接收状态，且通信设备处于无线电静默状态时，从所述射频捷变收发器的rssi寄存器中读取第二寄存器值；

数据处理装置120，用于根据射频模块接收信号的信号功率，利用所述第一寄存器值确定有用信号强度，利用所述第二寄存器值确定外部噪声信号强度，并根据所述有用信号强度和所述外部噪声强度确定信噪比。

基于上述实施例，所述读取装置，具体用于在同步信号sync_pl为高电平时，从射频捷变收发器的rssi寄存器中读取第一寄存器值。

基于上述实施例，所述读取装置，具体用于在所述同步信号sync_pl为高电平时，从所述从射频捷变收发器的rssi寄存器中以预定时长为间隔，多次读取寄存器值，并将多次读取得寄存器值的平均值作为所述第一寄存器值。

基于上述实施例，所述读取装置，具体用于在tx_en信号从高电平变为低电平开始，至所述同步信号sync_pl从低电平变为高电平之前，从所述射频捷变收发器的rssi寄存器中读取第二寄存器值。

参见图7，本发明实施例提供的一种通信设备，包括上述任意实施例所述的核心数据处理器100；

以及与所述核心数据处理器100相连的射频捷变收发器200；

以及与所述射频捷变收发器200相连的射频模块300；

与所述射频模块300相连的天线口400。

在本方案中，通信设备根据指标要求构成的架构为：核心数据处理器+ad9361射频捷变收发器+射频模块。在设备通信中获取接收信号的强度、噪声强度，主要依靠的硬件平台为a9361射频捷变收发器和射频收发模块对接收的射频信号进行处理，同时需要核心数据处理器在配好mac协议的条件下控制ad9361射频捷变收发器来获取接收信号强度与外界噪声强度。

具体的，目前通信设备的硬件平台只能读取信号强度值，无法判断信号强度是有用信号还是外部噪声信号，在本方案中提出了利用基带处理的粗同步和细同步设置sync_pl电平高低作为接收到有用信号的判断依据，同时配合tx_en这个发送控制信号来明确接收有用信号和本身发送信号之外的时间段接收并读取的信号强度作为噪声强度值，这种判断方式准确并且新颖。并且，这种方法具备普遍的意义，利用本方案去获取信噪比，前提只要有用信号的数据帧时长和通信设备的静默时间足够让通信设备中的射频捷变收发器去获取稳定的信号强度即可，配合这种硬件架构，基带研发人员避免了在基带做类似信号功率计算的程序，降低了工作难度和研发风险，是一种更为简单有效的信噪比获取方法。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。