序，无线通信支持的频段为F_~F _，确定基准频率f。，F_< f。< F _，如同时发送 M个码字，则构造 M个码字所赋予的值（dsl，ds2, L，cU 1}，dsM)和M个变频信号的起始频率 (fsl，fs2, L，fs(M 1}，fsM)以及基准频率心之间的M个映射函数关系，这M个函数是不相关的，构造出来的M个变频信号的起始频率（fsl，fs2, L，fsftl υ，fsM)相互之间有一定的冗余间 隔，使得解调有一定的容错能力，且对这M个函数根据起始频率（fsl，fs2, L，fsftl 1}，fsM)的大 小关系来进行由小到大或者由大到小的排序，假设fsl< f s2< L < f sftl υ < f sM，则Fniax与最 大频率fsM之间的差，即F_-f_大于一个符号（码字）的频率变化范围， (3) 调制为变频信号， 假设起始频率为f，P (t)是随时间变化的函数，称为频率变化函数，这样变频信号为 X (f, t) = cos (2 JT (f+ P (t)) t) (公式 2) 变频信号有一定的带宽f~f+P (T)，T是信号发送的持续时间，则根据M个变频信号 的频率变化函数以及起始频率，得到一个多元变频宽带信号(4) 多元变频宽带信号和基准频率单频信号组合为宽带变频发送信号，宽带变频发送 信号包括携带信息的多元变频宽带信号和以基准频率&为频率的单频信号，频率为基准频 率心的单频信号 x0(t) = cos(2 π f〇t) (公式 4) 则宽带变频发送信号为：3. -种异步双工零射频无线通信系统，其特征在于解调是对接收信号y (t)进行去噪 放大之后的工作，其基本上是调制的一个逆过程： (1) 分离变频信号和单频信号， 接收信号通过一个带通滤波器进行单频信号和变频信号的分离， (2) 对单频信号进行频率估计和提取时钟信息， 对单频信号进行频率估计求解频率i〇,另外对其和倍频信号进行整形，提取时钟信息， 以便收发双方的时间同步，进行异步通信， (3) 对变频信号进行时频分析， 对接收信号的变频信号进行时频分析，求解出M个变频信号的起始频率元,/s2,L，/_， 且根据发送方的M个映射函数关系的排列规则进行由小到大或者由大到小的排序， (4) 解出码字的赋值， 根据（公式1)，把f。替换成其估计值，fsl，fs2, L，fsM替换成其估计值.I，./# L，元^，. 反解出M个赋值夂义，L，4， (5) 解调出码字， 根据判断准则，判断其所属的赋值，从而从码本中找出对应的码字，如 U/晒，则判为dj，解调出为码字j 〇4. 一种异步双工零射频无线通信系统，其特征在于该系统用换能的方式实现信号的 发送和接收，发送方包括低频发射头、信息发送单元、调制器、发送电路；接收方包括接收阵 列、接收电路、解调器、信号接收处理单元，发送方的信息发送单元、调制器、发送电路和低 频发射头依次连接；接收方的接收阵列与接收电路、解调器、信号接收处理单元依次连接， 所述低频发射头支持发射宽频信号，若是电能和声能之间的转换，低频发射头可以是 若干个支持不同频带发射的超声探头并联在一起；若是电能和磁能之间的转换，低频发射 头可以是若干个支持不同频带发射的多种电磁换能器并联在一起；这样合起来可以发送整 个通信所支持的频段内的宽带信号， 所述的接收方的接收阵列，若是电能和声能之间的转换，由多模小口径接收探头组成； 若是电能和磁能之间的转换，由接收电磁换能器组成，接收阵列可以分布在一球面上，利于 全向接收，接收探头可以是电容式微加工超声探头或薄膜等多类型的探头，接收电磁换能 器可以是磁敏元件等。5. 根据权利要求4异步双工零射频无线通信系统，其特征在于所述的信息发送单元对 发送信息进行编码；所述调制器对编码后的码字进行调制得到宽带变频发送信号；所述发 送电路包括分频器和若干个功率放大器，宽带变频发送信号通过分频器后进行频带分割， 再由功率放大器进行功率放大，通过低频发射头发送出去，在信道传播后由接收方的接收 阵列接收下来，然后接收电路对接收下来的微弱信号放大，去噪，解调器解调后经过信号接 收处理单元解码后得到接收信息。6. -种异步双工零射频无线通信系统，其特征在于包括如下步骤： (1)通信参数设置， 通信双方已经事先设置好协商的通信参数，包括信源编码和信道编码编码方式，编码 长度Nbit (码字的长度）、调制参数（调制方式、变频信号的频率变化函数）、信号发送持续 时间，由于是双工通信，可同时收发，以通信发送方和通信接收方来说明通信双方，双方的 通信通过不同频段来区分，如通信发送方到通信接收方称为下行频段；通信接收方到通信 发送方称为上行频段，工作前在无线通信支持的频段内设置好上行频段、下行频段和基准 频率，调制方式主要是说明2N个码字所赋予的值，同时发送的码字数M以及这M个赋值和 M个变频信号的起始频率以及基准频率f。之间的M个映射函数关系， (2) 通信发送方发送信息，对信息进行信源编码和信道编码，得到码字， (3) 对码字进行调制，产生发送信号，根据调制方式、变频信号的频率变化函数，对码 字进行调制，生成多元变频宽带信号；根据基准频率产生单频信号；两者之和产生宽带变 频发送信号， (4) 低频发射头发送经过功率放大的宽带变频发送信号，宽带变频发送信号通过分频 器后先进行频带分割，由对应的功率放大器进行功率放大，再发送给低频发射头， (5) 接收方的接收阵列接收信号，然后接收电路对接收信号去噪，放大， (6) 解调器解调接收信号，解调器通过一个带通滤波器对接收信号进行单频信号和变 频信号的分离，滤出来单频信号，对其进行频率估计求解出基准频率&的估计值_/；>，另外 对其和倍频信号进行整形，提取时钟信息，以便收发双方的时间同步，进行异步通信，分离 出来的变频信号，对其进行时频分析，求解出M个变频信号的起始频率/sl5/s2, L，I,，然后 根据（公式1)，把f。替换成其估计值$ ,反解出M个赋值H L，裉据判断准则，判断 其所属的赋值，从而从码本中找出对应的码字，如，则判为dj，解调出为码 字J·， (7) 信号接收处理单元对接收码字进行信道解码和信源解码，得到接收信息。
【专利摘要】本发明提供一种异步双工零射频无线通信系统，该方法只需要一个基准频率，把信息附在发送变频信号的起始频率上，在通信所支持的频段内直接进行基带调制为一个变频宽带信号，其起始频率与基准频率和一个或者多个码字之间有一一映射函数关系，解调时解出起始频率，根据映射函数关系解出一个或者多个码字。该系统通过能量的转换来发送和接收信号，无需射频发射模块，发送方低频发射头支持发射宽频信号，接收方由多模小口径接收阵列接收信号。本发明频带利用率高，所需载波少，抗频率漂移，通过估计频率来解调出码字，系统可以用于热声光电磁等能量转换来进行无线通信的场合。
【IPC分类】H04L5/14, H04L27/10, H04L27/14
【公开号】CN105162569
【申请号】CN201510519908
【发明人】韦岗, 曹燕, 杨萃, 李 杰, 马碧云, 刘娇蛟, 王一歌, 赵明剑
【申请人】广州丰谱信息技术有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月21日