无线传感网中基于m序列自相关性的用户端的制作方法

专利名称：无线传感网中基于m序列自相关性的用户端的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术，特别涉及一种无线传感网中基于m序列自相关性的用户端。
背景技术：
无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)是涉及多学科高度交叉、知识高度 集成的前沿热点研究领域，它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技 术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采 集各种环境或监测对象的信息，这些信息通过无线方式被发送，并以自组多跳的网络方式传 送到用户终端，从而实现物理世界、计算世界以及人类社会三元世界的连通。传感器网络具 有十分广阔的应用前景，在军事国防、工农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、 防恐反恐、危险区域远程控制等许多重要领域都有潜在的实用价值，已经引起了许多国家学 术界和工业界的高度重视，被认为是对21世纪产生巨大影响力的技术之一。
然而，无线传感网存在四大受限的问题，即能量、通信能力、计算和存储能力四个方面， 其中能量受限是其最根本的问题，在设计时需给予充分考虑。由于物理层主要负责数据的调 制、发送与接收，因此其是决定WSN的节点体积、成本以及能耗的关键环节，也是WSN的研 究重点之一。
再有，无线传感网是大规模散布的信息汇聚网络，多跳的信息传递是其基本通信方式， 当信息以多跳方式进行汇聚时，作为中转的节点可能接收到来自多个节点的中转信息，若中 转节点不具备同时接收多节点信息功能时，对于同时上传的信息，则只能采用滞后排序方式 处理，由此会出现系统内部严重受扰，信息传输大量滞后的情况。因此，作为无线传感网节 点，需要一定的多用户接入能力，而对可同时接入的用户数目要求不高。同时由于无线传感 网的应用环境大多会存在较复杂的多径干扰，当无线传感网达到一定规模时内部干扰就会较 为严重，因此在无线传感网中，扩频通信体制是较常见的通信体制。
DS-CDMA系统和多址干扰(MAI)相关问题在蜂窝通信系统中已开展广泛研究，DS-CDMA系 统采用扩频(SS)调制技术，其中基带信号采用PN码进行扩频。DS-CDMA的多用户(MAI)环 境引入的最大的具有挑战性的问题即是如何正确的控制干扰。考虑一个直接序列展频技术
(Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS) /BPSK系统，设^为所需信号的平均接收功率，假设存在k个千扰，接收功率分别为P'， P2，……，A，则有效的能噪比指示因子可表示为
#
，其中L为处理增益，且当不存在干扰时，A)-^/^等于
、/7V^#，错误概率^在A给定的前提下可表示为 2 。
在一个蜂窝DS-CDMA系统中，MAI可由基站通过限定活动节点个数及要求活动节点控制其 发射功率以使其到达接收装置的功率相同的方法来控制。然后，这一相同原则不能应用于实
际的传感网络。因为在传感网中采用DS-CDMA系统的困难在于传感网不存在中心基站，导致
MAI不受控。请参见图1，传感器节点A-K分散在通信范围为^^的圆内，其中，每个节点均 具有位于不同距离处的邻居节点，例如，A具有B， E， F, D和G，其具有的各邻居节点均具 有到达节点A的不同距离。若每个节点都采用最小可行的功率进行彼此间的通信，当节点A 向邻居节点发送信息时，其发送的信息将在另一个邻居节点处产生功率值不一致的干扰。以
两个同时发送的信息节点由A-〉节点B和由节点C-〉节点D为例，其中，《s》"必，显然由 节点A发送的信息在节点D处产生的干扰功率远大于从节点C发送至信号，致使节点C的信 号难以被恢复。然而，如果信号是从节点A-〉节点E，而非节点A-〉节点B，则对节点D的接 收造成的影响可以忽略不计。由此可见，在DS-CDMA传感系统中，不可能采用功率控制来减 小MM的影响，而MAI将被认为是在传感网中应用DS-CDMA通信制式的主要问题。 由上所述，无线传感网中存在的问题如下
>在无线传感网中，需要中转节点具有多用户接入能力，但对多用户数目要求不高； >直接序列扩频在无线传感网中应用时，由于无中心基站的统一调度，且发射节点和目
标接收节点的随机性，使功率控制无法实施，导致MAI不受控； >无线传感网中，节点的简单性和能耗问题是需要首要考虑的问题。 >为了达到较远的传输距离，需要增大扩频因子以提高系统整体灵敏度。 此外，请参见图2，直接序列调制是用高速率的伪随机码序列(由扩频序列产生模块产生) 与信息码序列在模2加法器中进行模2和后(波形相乘)的复合码序列去控制载波(本振产 生的)的相位(即在调相器中进行处理)而获得直接序列扩频信号，然后予以发射，而在接 收装置，请参见图3，由射频接收装置接收信号后，伪码发生器产生伪随机码，并与本振产生 的载波在调相器中进行调相处理后输出至相关器，与接收的信号进行相关后获得中频信号，再通过解调器后获得相应的信息，此外，接受端还分别设有对载波误差进行跟踪的载波vco 和对码误差跟踪的时钟VCO。
由于在扩频系统中具有多种形式的扩频序列，而二元m序列是一种伪随机序列，具有优 良的自相关函数，是狭义的伪噪声序列，且易于产生和复制，因此在扩展频谱技术中得到了 广泛应用。
m序列满足如下三个特性
>在每一周期〃 =2"—i内，0出现2"—'-l次，l出现2"—^欠，l比O多出现一次。 >在每一周期内，共有2"-,个元素游程，其中0的游程和1的游程数目各占一半。并且， 对">2，当1《A:S"-1时，长为k的游程占游程总数的1/24，其中0的游程和1的 游程各占一半。长为n-l的游程只有一个，为0的游程；长为n的游程也只有一个， 为1的游程。
> m序列^J与其位移序列"J的模2和仍是m序列的另一位移序列^"丄艮P
m序列的自相关特性满足
1， r = 0mod p ^ "0modp
其具有的双值自相关特性如图4所示，但当用m序列进行信息调制后，若存在信息翻转(即 从1变至0，或从0变至1)，则和原始m序列进行相关的结果将出现明显的旁瓣，如图5所 示，因此，如何利用m序列良好的自相关性实现扩频系统中的多用户区分实已成为本领域技 术人员亟待解决的技术课题。

发明内容
本发明的目的在于提供一种无线传感网中基于m序列自相关性的用户端，以实现无线传 感网用户端之间的有效区分，避免现有扩频通信中存在的远近效应敏感的缺点。
为了达到上述目的，本发明提供的无线传感网中基于ra序列自相关性的用户端，其包括 接收装置与发射装置，其中，所述接收装置又包括用于接收无线传感网空间中传播的电磁 波信号的信号接收模块；用于产生相应的本地m序列伪随机码的M序列发生器；用于将接收的电磁波信号与所产生的本地m序列伪随机码进行相关处理以获得相应的相关结果的匹配滤 波器；用于根据所获得的相关结果确定所述电磁波信号中包含的用户端数目，并设定相应门 限值以对超过门限值的信号进行相关峰判决来确定所述电磁波信号中包含的用户信息，并记 录判决获得的相关峰值及相关峰位置的信息解扩模块；用于根据记录的相关峰值及相关峰位 置判断相应的用户信息是否存在跳变，并当判断出存在跳变时根据所述相关峰值计算出去除 旁瓣所需的补偿值，再使所述匹配滤波器根据所述补偿值重新进行相关处理以获得被旁瓣淹 没的用户信息的反馈控制模块；所述发射装置又包括用于在需要发射用户信息时调用所述 接收装置的信号接收模块接收当前无线传感网中传播的电磁波信号，并根据所述信息解扩模 块确定的当前电磁波信号包含的信号相关峰值的位置确定所述发射端即将要发射的信号的相 关峰位置信息，并根据所述相关峰位置信息查询预先储存的m序列伪随机码初始相位表以确 定初始相位，并使所述初始相位与所述无线传感网中的其他用户端的初始相位的差时延远大 于其在所述无线传感网中所产生的最大多径时延的伪随机码发生控制器；用于根据所确定的 初始相位产生相应的m序列伪随机码的伪随机码发生器；用于将所产生的伪随机码与待发射 的用户信息码相关后添加捕获帧头，再予以发射的扩频信号发射模块。
较佳的，所述信号接收模块可包括存储输入信息的输入信息存储器，所述输入信息存储 器的存储空间被设置为乒乓结构，所述匹配滤波器为具有休眠及工作两种状态的滤波器，所
述反馈控制模块为根据C,(m)-2D"/Z,)j[ ",4计算补偿值的模块，其中，《一)为第i
个用户需要进行的补偿值，《为相关峰值，^为本地m序列长度，T'为扩频初始相位，A为 信息位，所述反馈控制模块具有控制自所述输入信息存储器提取进入所述匹配滤波器的输入 信息的输入信息控制器，所述捕获帧头为全1或全0。
综上所述，本发明的无线传感网中基于m序列自相关性的用户端通过在用户端采用不同 的时延可有效区分各用户信息，且通过对翻转点处理后m序列旁瓣较低的特征避免了现有扩 频通信中存在的远近效应敏感的缺点。


图1为DS-CDMA的MAI和远近效应示意图。 图2为直接序列扩频发射框图。 图3为直接序列扩频接收框图。 图4为m序列自相关函数示意图。图5为存在信息翻转情况下的m序列的自相关函数示意图。 图6为相同m序列多用户(初始相位区分)与本地m序列的相关结果示意图。 图7为不同发射功率多用户信号和本地m序列相关结果示意图。 图8为不同发射功率多用户信号和本地ra序列相关结果示意图。 图9为接收到用户信号和本地m序列相关结果示意图。 图10为相关过程示意图。
图11为本发明的无线传感网中基于m序列自相关性的用户端的基本架构示意图。 图12为本发明的无线传感网中基于m序列自相关性的用户端的发射装置采用的帧结构示 意图。
图13为本发明的无线传感网中基于m序列自相关性的用户端的接收装置信号流程图。 图14为本发明的无线传感网中基于m序列自相关性的用户端的接收装置结构示意图。 图15为本发明的无线传感网中基于m序列自相关性的用户端的信号幅度分别为1、 0.01
和0. 001的多用户信号与本地m序列相关的相关结果示意图。
图16为本发明的无线传感网中基于m序列自相关性的用户端的信号幅度分别为1、 0.01
和O. 001的多用户信号与本地m序列采用去旁瓣处理后的结果示意图。 图17为图16靠近0值附近的信号放大示意图。
图18本发明的无线传感网中基于m序列自相关性的用户端的信号幅度分别为1和0. 001 的多用户信号与本地m序列相关结果示意图。
具体实施例方式
本发明的无线传感网中基于m序列自相关性的用户端的设计的基本思想是在无线传感 网中的各用户端利用相同m序列的不同初始相位作为区分的标志，不同用户端出现信号的起 始相位不一致，利用m的自相关特性来进行相关捕获。同时针对m序列在信息跳变点上较大 的旁瓣问题进行补偿，获得较低的旁瓣，以降低对功率控制的要求。
无线传感网中的每一用户端均采用相同m序列，但各个用户端的初始相位不一致，各初 始相位的差时延远大于无线传感网环境所产生的最大多径时延，利用初始相位来进行多用户 区分。各个用户的捕获帧头均采用全1 (或全0)，用于进行捕获判断。接收装置帧头捕获阶 段对m序列相关峰值进行搜索，并判决相关峰值与上一用户端产生的主相关峰值相位差是否 远大于多径时延，如否，则将其作为上一用户端信息新的多径，如是，则认为检测到新用户并以此相位作为用户信息的检测相位。在信息解调阶段，根据检测阶段获得的用户信号强弱 程度分别进行检测，最强的信号首先检测，然后根据其信息是否翻转作为下一用户检测的调 整依据，在下一用户检测中通过预估的方法去除该用户由于信息翻转造成的旁瓣影响，直至 检测到最弱信号为止。
设无线传感网中共有N个用户端，第一个用户端采用m序列^，第二个用户端采用m序 列4"i，第三个用户端采用m序列4"2……以此类推。需要注意的是，在设定不同用户端间 的延迟时间时，要求min(Tl，7"2，…)〉、其中7"为在该应用环境下的最大多径延时。设不同用
户端携带的信息分别为A，D2，…，^，则到达接收装置的信息为& !^"一"，其中，T 为信息码元持续时间，在此为m序列持续周期，L为信息码元数。接收到的信息和本地m序列
进行相关处理时，将分别在相应延时相位处出现相关峰值，特别当D';i或A;G时，相关结 果中旁瓣相当小。请参见图6，其为不同初始相位的多用户端信号与本地m序列的相关结果示 意图，由此可见，多个用户端可以方便的进行区分，且对远近效应不敏感，即使用户端间的 功率相差1000倍，仍可清晰的分辨出不同用户的信息，如图7及图8所示。可见，利用m序 列的自相关特性可以区分不同的用户端，且可较好的降低远近效应，对扩频系统在传感网中 的应用具有特别的意义。但同时也引入了一个问题，在用户携带的信息不为全1或全0的时
候，即A为O， l交错的序列时，m序列具有较大的旁瓣。该旁瓣出现的主要原因为由于携带 信息的翻转， 一个周期内的m序列0和1的个数发生了变化，从而使m序列的二值特性不复 存在。如图9所示，此时，可采用补偿的方式进行校正。
为便于说明，请参见图IO所示的相关示意图，图中阴影表示信息为-l时的扩频信息，白 色表示信息为1时的扩频信息，本地m序列和输入扩频信息的相关过程是本地m序列不停移 位并与相应输入扩频信息相乘累加的结果，该结果示意于图中左侧。
在时刻l，本地m序列和输入扩频信息所包含的m序列完全对应，此时输出相关主峰。
在时刻2，输入扩频信息与本地m序列对应部分相当于本地m序列的位移，和本地m序列 的模二和仍为m序列，此时相关的旁瓣为-l/p。
在时刻3，输入扩频信息与本地m序列对应部分存在信息位从1到-1的跳变，此时1和 -1的个数不再仅相差l，输入的扩频信息不再具有m序列特性，和本地m序列的模二和也不 为m序列，故此时旁瓣不再为-1 / p，此时旁瓣较高。
9在时刻4，输入扩频信息为全-1，此时l和-l的个数相差l，但和m序列刚好相反，此时 和本地m序列的模二和所得旁瓣为1 / p。
显然，旁瓣问题发生在时刻3，导致旁瓣的主要原因是由于输入扩频信息中所包含的ra序 列被部分反相，使得对应本地m序列部分的扩频码不再具有m序列特性，如果能根据对m序 列的初始相位及幅度的估计进行补偿，将其恢复为m序列，则可实现较低的旁瓣。补偿的具 体方法如下
设检测到第i个用户的相关峰值为《，m序列长度为￡'，扩频初始相位为T'，信息位为D'。 则单个用户需要进行的补偿值为
C = 2",(i ,/Z(4" 对多个用户而言，需要进行的补偿值为
C(m) = f]C,(m)
1
其中，T为信息码元持续时间，m为当前相关位移值。
根据上述设计思想，请参见图ll,本发明的无线传感网中基于m序列自相关性的用户端 包括接收装置与发射装置。
所述发射装置包括伪随机码发生控制器、伪随机码发生器、及扩频信号发射模块。其 中，所述伪随机码发生控制器用于在需要发射用户信息时调用所述接收装置的信号接收模块 (请容后说明)接收当前无线传感网中传播的电磁波信号，并根据所述接收装置的所述信息 解扩模块(请容后说明)确定的当前电磁波信号包含的信号相关峰值的位置确定所述发射端 即将要发射的信号的相关峰位置信息，并根据所述相关峰位置信息査询预先储存的m序列伪 随机码初始相位表以确定初始相位，并使所述初始相位与所述无线传感网中的其他用户端的 初始相位的差时延远大于其在所述无线传感网中所产生的最大多径时延；所述伪随机码发生 器用于根据所确定的初始相位产生相应的m序列伪随机码(PN码)，通过该方式产生的PN码 与当前无线传感网中传播的电磁波信号到信号的PN码具有一定的相位差，该相位差为N个码 片并加上一定的误差，而就整个系统而言，只要相位差在一定范围内即可；所述扩频信号发 射模块用于将所产生的伪随机码与待发射的用户信息码相关后添加捕获帧头，再予以发射， 所述捕获帧头为全1或全0，由此形成的帧结构如图12所示，由于捕获帧头采用全1或全0， 可以更好的进行捕获判决，因为此时信号的旁瓣相当小，能够区分出多个用户的相关信息。
请参见图13,所述接收装置包括信号接收模块、M序列发生器、信息解扩模块、及反馈控制模块。其中，所述信号接收模块用于接收无线传感网空间中传播的电磁波信号，其又 进一步包括存储输入信息的输入信息存储器，当信息输入后，其按块存储于输入信息存储器 中，所述输入信息存储器的存储空间被设置为乒乓结构；所述M序列发生器用于产生相应的 本地m序列伪随机码；所述匹配滤波器用于将接收的电磁波信号与所产生的本地m序列伪随 机码进行相关处理以获得相应的相关结果，在本实施例中，所述匹配滤波器具有休眠及工作 两种状态，其输入包括由输入信息存储器输入的待处理信息、匹配滤波器休眠控制指示、及m 序列发生器产生的m序列，其输出为相关结果，匹配滤波器所做的工作即是在时钟控制下， 将输入信息顺次延时并与m序列相乘后求和，并其输出结果依次存放于相关结果存储器中相 应位置。而休眠控制指示则表示，在捕获阶段，匹配滤波器始终处于工作状态，而在信息处 理阶段，仅需要关注相应初始相位位置附近的结果并将其置入相关结果存储器的相应位置， 在其他时间段均可处于休眠状态。采用该方式可以较好的节省整个系统的能耗；所述信息解 扩模块用于根据所获得的相关结果确定所述电磁波信号中包含的用户端数目，并设定相应门 限值以对超过门限值的信号进行相关峰判决来确定所述电磁波信号中包含的用户信息，并记 录判决获得的相关峰值及相关峰位置，所述信息解扩模块即是根据相关结果存储器中的值进 行判断并获得不同用户的信息，其首先根据相关结果设定门限，然后对超过门限的信号进行 相关峰判决，确认用户信息，分用户进行信息输出。对于相同用户的多径，可采用Rake技术 合并输出；所述反馈控制模块用于根据记录的相关峰值及相关峰位置判断相应的用户信息是 否存在跳变，并当判断出存在跳变时根据所述相关峰值计算出去除旁瓣所需的补偿值，再使 所述匹配滤波器根据所述补偿值重新进行相关处理以获得被旁瓣淹没的用户信息，其具有控 制自所述输入信息存储器提取进入所述匹配滤波器的输入信息的输入控制器，所述输入控制 器主要根据是否需要进行去旁瓣处理的指示控制，若需要去旁瓣，则将上一块输入信息再次 输入匹配滤波器(可视情况调用匹配滤波器的工作和休眠)；反之，则开始调入所述输入信息 存储器中存储的新的输入数据，在此需要保证的是，后续处理该信息存储器数据的时间短于 输入信息填满乒乓结构的相同存储器的时间，才能满足实时性要求。所述反馈控制模块为去 除m序列旁瓣的主要实施控制部分，其输入主要为在捕获阶段确认的用户数及目前的用户相 关峰值情况，其输出主要为匹配滤波器所需的即时补偿值及相配合的信息控制信号。根据所 述信息解扩模块获得的相关峰值情况，所述匹配滤波器提取相关峰幅度大小、相关峰出现位 置及相关峰的正负情况，根据相关峰出现位置判断用户数及输出信息的完整情况，并根据捕 获阶段的用户数确认是否需要进行旁瓣去除。用户数的判决方式如下设相关峰值出现位置集合为"-^，^，A，…，AJ，扩频码长度为L，最大多径时延为^。
当搜索到相关峰值《时，如果(《+ ")￡/>，其中^为整数，^=0， 1， 2，……，则判断 该信息为同一用户相关峰值，记为用户一。
记录集合尸中属于区间[^+^) W+(""丄)]的值，该集合中的每个值记录为^。开 始在该区间内搜索下一用户，搜索该区间的相关峰值位置，若 《广 >//且《>^尸，
其中，"p为该区间内搜索到的下一用户的相关峰值位置。
则认为该信号为另一个用户，认为与上一用户间的相关峰值为上一用户的多径，并设定 "p = ^ 。
该过程一直继续，直至搜索到该区间的最后一个值为止。
若超过门限值的用户数等于捕获阶段确定的用户数，则此时不需进行旁瓣去除即可获得 最后的结果。但若在整个过程中可随时进行用户接入，即在整个过程中均进行捕获，则旁瓣 去除是必须的。但旁瓣去除仅发生在信息翻转的情况下，在没有信息翻转时，加上补偿值反 倒会导致错误，须根据相关结果中同一用户信息是否发生翻转来决定是否需要进行旁瓣去除。
确认用户数和相应的相关峰值位置及幅度后，即可根据当前m序列及匹配滤波器的相关 情况进行补偿值计算。补偿主要通过对原始信息的模拟去除原信号中包含信息翻转造成的m 序列二值性失效。
设按时钟驱动当前存储器的数值进入匹配滤波器，当前已移位至第d位，共有N个用户， 不同用户的最新获得相关峰值的位置分别为^-["，W'…，^J，则和当前匹配滤波器的m序列
对应的输入信息所包含的m序列(和本地m序列相比)起始位为^-["—"，…，"—UJ， 取相应的m序列与本地m序列进行模二和处理，并将其幅度^ = Mi，^，…，^]和信息位的正负 Z)-[D"A，""Dw]一并考虑进去，进行相乘，获得的为N个类似m序列的数组 及 = 4化wwv^
其中附为本地m序列，为一固定值；
-"则代表从附的第"—位开始的移位m序列。
12而此时应取的补偿值为A的后^-W-"，"—^，…，"—^]位的累加，并在最终结果中
加上补偿值，补偿值的计算方法如前所述，在此不再重述。
请参见图14，其为所述接收装置处理流程示意图，所述接收装置以所述m序列发生器产 生的本地m序列和输入信息存储器提供的输入信息进行相关处理，所述信号解扩模块在进行 帧头捕获时，由于基本无旁瓣的存在，可据此判断存在的用户数，并以最高相关峰值为依据 设置信号跟踪门限(其可设置为相对较高的值)。在进入信息跟踪阶段后，根据门限设定进行 解扩处理，同时保留相关峰值和相关峰值位置对应表，再根据解扩结果进行判断超过门限的 用户解扩信号值是否发生跳变，如果信息位出现0， l跳变，则査阅该处出现的相关峰值H和 相关峰值位置P，再根据所述相关峰值计算信号幅度(即H/扩频码长)和信号正负，然后再 次进行相关处理，并同时计算需要进行的增减量(即补偿值)，接着在再次的相关处理中进行 相关值增减，并输出相关结果，接着再判断是否仍有信号淹没于旁瓣中，若有，继续对超过 门限的信息进行解扩等处理，若无，则结束。
以下将通过仿真进一步说明本发明的无线传感网中基于m序列自相关性的用户端的相关 处理效果。以仿真3个用户为例，各用户信号幅度分别为l， 0. 01和0.001。
请参见图15，其为用户信号与本地m序列直接相关后的处理结果示意图，由图可见，在 该情况下，当信号未发生翻转时，可观察到多个信号，但当信号发生翻转时，小信号将淹没 在大信号的旁瓣中，从而无法正确解调。
请参见图16，其为釆用旁瓣处理后的处理结果示意图，由图可见，无论信号有无翻转， 均可正确解调小信号。图17是图16靠近0值附近的信号放大示意图，可见，信号幅度为0.01 的信号均可完全辨认，而由于对O.Ol的信号未进行旁瓣去除，故该信号信息翻转时的旁瓣对 幅度为O.OOl的信号造成了一定的影响。因此，当检测到信号幅度为0.01的信号后，再次进 行旁瓣去除，则可将信号幅度为0.001的信号完全恢复。
请参见图18,其为信号幅度为1和0.001的信号的旁瓣处理方案结果，由图可见，对检 测到的信号，其去除精度满足恢复幅度为0. 001信号的要求。
综上所述，本发明的无线传感网中基于m序列自相关性的用户端通过在用户端采用不同 的时延可有效区分各用户信息，且通过对翻转点处理后m序列旁瓣较低的特征避免了现有扩 频通信中存在的远近效应敏感的缺点。
权利要求
1. 一种无线传感网中基于m序列自相关性的用户端，其特征在于包括接收装置与发射装置，其中，所述接收装置包括信号接收模块，用于接收无线传感网空间中传播的电磁波信号；M序列发生器，用于产生相应的本地m序列伪随机码；匹配滤波器，用于将接收的电磁波信号与所产生的本地m序列伪随机码进行相关处理以获得相应的相关结果；信息解扩模块，用于根据所获得的相关结果确定所述电磁波信号中包含的用户端数目，并设定相应门限值以对超过门限值的信号进行相关峰判决来确定所述电磁波信号中包含的用户信息，并记录判决获得的相关峰值及相关峰位置；反馈控制模块，用于根据记录的相关峰值及相关峰位置判断相应的用户信息是否存在跳变，并当判断出存在跳变时根据所述相关峰值计算出去除旁瓣所需的补偿值，再使所述匹配滤波器根据所述补偿值重新进行相关处理以获得被旁瓣淹没的用户信息；所述发射装置包括伪随机码发生控制器，用于在需要发射用户信息时调用所述接收装置的信号接收模块接收当前无线传感网中传播的电磁波信号，并根据所述信息解扩模块确定的当前电磁波信号包含的信号相关峰值的位置确定所述发射端即将要发射的信号的相关峰位置信息，并根据所述相关峰位置信息查询预先储存的m序列伪随机码初始相位表以确定初始相位，并使所述初始相位与所述无线传感网中的其他用户端的初始相位的差时延远大于其在所述无线传感网中所产生的最大多径时延；伪随机码发生器，用于根据所确定的初始相位产生相应的m序列伪随机码；扩频信号发射模块，用于将所产生的伪随机码与待发射的用户信息码相关后添加捕获帧头，再予以发射。
2. 如权利要求1所述的无线传感网中基于ra序列自相关性的用户端，其特征在于所述 信号接收模块包括存储输入信息的输入信息存储器。
3. 如权利要求2所述的无线传感网中基于m序列自相关性的用户端，其特征在于所述输入信息存储器的存储空间被设置为乒乓结构。
4. 如权利要求l所述的无线传感网中基于m序列自相关性的用户端，其特征在于所述匹配滤波器为具有休眠及工作两种状态的滤波器。
5. 如权利要求1所述的无线传感网中基于m序列自相关性的用户端，其特征在于所述反馈控制模块为根据C,(m)-2A(i ,/A)J[二 计算补偿值的模块，其中，G^)为第i个用户需要进行的补偿值，《为相关峰值，^为本地m序列长度，7'为扩频初始相位，^'为信息位。
6. 如权利要求l所述的无线传感网中基于m序列自相关性的用户端，其特征在于所述 反馈控制模块具有控制自所述输入信息存储器提取进入所述匹配滤波器的输入信息 的输入信息控制器。
7. 如权利要求l所述的无线传感网中基于m序列自相关性的用户端，其特征在于所述 捕获帧头为全1或全0。
全文摘要
一种无线传感网中基于m序列自相关性的用户端，包括接收装置与发射装置，接收装置由匹配滤波器中将接收的信号与本地m序列伪随机码相关后，由信息解扩模块根据相关结果对超过门限值的信号进行相关峰判决来获得相应用户信息，并由反馈控制模块根据记录的相关峰信息计算去除旁瓣所需的补偿值，再由匹配滤波器根据补偿值重新进行相关处理以获得被旁瓣淹没的用户信息；发射装置由伪随机码发生控制器根据接收装置所确定的当前无线传感网中的信号的相关峰位置来确定初始相位，再由伪随机码发生器根据所述初始相位产生相应的m序列，最后由扩频信号发射模块将所述m序列与待发射的用户信息码处理后予以发射，由此可实现根据初始相位的不同来区分各用户。
文档编号H04B1/707GK101471687SQ20071017339
公开日2009年7月1日 申请日期2007年12月27日 优先权日2007年12月27日
发明者付耀先 申请人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所