基于窄带数据传输的机器对机器通信方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于窄带数据传输的机器对机器通信方法及系统，该方法包括信号发射过程和信号接收过程，发射过程首先对于每个载波先通过信道编码模块，再进行幅度调制，然后送到多载波调制模块后形成离散数字基带信号，再经过数模转换模块后成为模拟信号，最后上变频到指定频率后进行发射；接收过程将接收信号下变频到基带信号，再通过一个低通滤波器滤，将低通滤波器输出信号通过模数转换模块得到离散数字信号，使用匹配接收模块提取指定载波上的信号，对匹配接收模块的输出进行幅度解调，幅度解调后的信号经过信道解码得到数据输出。本发明能够使得发送给不同机器终端的窄带通信信号可以在频谱上相互重叠，不需要专门的隔离频带，有效提高了频谱利用效率。
【专利说明】
基于窄带数据传输的机器对机器通信方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及机器对机器通信，具体地指一种基于窄带数据传输的机器对机器通信方法及系统。
【背景技术】
[0002]目前，在采用窄带数据传输的机器对机器(M2M)通信中，基站需要向多个机器终端发送窄带通信信号，这些通信信号在频谱上相互隔离，即传统的频分复用(FDM)技术，为了保证这些通信信号在频谱上相互隔离，通常需要在通信信号之间设置相当宽度的隔离频带，从而导致频谱效率较低。本专利技术方案使得发送给不同机器终端的窄带通信信号可以在频谱上相互重叠，不需要专门的隔离频带，有效提高了频谱效率。
【发明内容】
[0003]本发明目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种基于窄带数据传输的机器对机器通信方法及系统，该方法能够使得发送给不同机器终端的窄带通信信号在频谱上相互重叠，从而不需要专门的隔离频带，有效提高了频谱效率。
[0004]实现本发明目的采用的技术方案是:一种基于窄带数据传输的机器对机器通信方法，该方法包括信号发射过程和信号接收过程，
[0005]所述信号发射过程包括:对于每个载波，其输入数据先通过信道编码模块，再通过幅度调制模块进行幅度调制，经过幅度调制之后的实数符号送到多载波调制模块后形成离散数字信号，多载波调制模块的输出经过数模转换模块后成为模拟信号，数模转换后的模拟信号经过上变频及发射模块后，上变频到指定频率后进行发射；
[0006]所述信号接收过程包括:将接收信号下变频到基带信号，将基带信号通过一个低通滤波器滤除不相邻的载波信号，同时抑制相邻的载波信号，将低通滤波器输出信号通过模数转换模块得到离散数字信号，使用匹配接收模块提取指定载波上的信号，对匹配接收模块的输出进行幅度解调，幅度解调后的信号经过信道解码得到数据输出。
[0007]在上述技术方案中，所述经过幅度调制之后的实数符号送到多载波调制模块后形成离散数字信号包括如下操作:
[0008]同一载波的两个相邻的实数符号，在通过实虚交错之后，形成实数和虚数交替出现的符号，同时，相邻载波之间同一符号也形成实数和虚数交替出现的符号；
[0009]上采样模块将采样率提高M/2倍，本实施例采用的是每两个输入采样点之间插入M/2-1个零的方法，将M/2称为实数符号周期，将M称为复数符号周期；
[0010]上采样之后通过滤波器，滤波器滤波后是载波调制，共有M个载波；
[0011]最后将所有载波的信号相加，得到如下输出信号s[k]，
[0012]s[k]=艺 Y^dmng ik-η^λ e/—V.(m+—/2
W=O neZV2 J
[0013]式中，dm，n表示第m个载波上第η个实数信号的输入符号，g (k)是离散时间域滤波器，Z表示所有整数构成的集合。
[0014]在上述技术方案中，基站同时发射M个载波，如果基站不使用某个载波，只需要简单地将该载波的输入符号设定为O。
[0015]在上述技术方案中，所述使用匹配接收模块提取指定载波上的信号包括:信号输入首先经过滤波器滤波，然后是下采样，每M/2个点采样得到一个点，接着是实虚交错，最后取实部得到输出。
[0016]此外，本发明还提供一种基于窄带数据传输的机器对机器通信系统，该系统包括发射机和接收机，所述发射机包括依次连接的信道编码模块、幅度调制模块、多载波调制模块、数模转换模块和上变频及发射模块，其中，多载波调制模块包括虚实交错单元、上采样单元、滤波单元和载波调制单元；所述接收机包括依次连接的接收及下变频模块、低通滤波器、模数转换模块、匹配接收模块、幅度解调模块和信道解码模块，其中，匹配接收模块包括滤波单元、下采样单元、虚实交错单元和取实部单元。
[0017]本发明载波之间的频率间隔是1/M，每个载波上复数符号间隔是M，即复数符号速率是1/M，即用1/M的带宽传输的符号速率为1/M，根据奈奎斯特带宽理论，达到了最高的频谱利用效率。
[0018]本发明技术方案使得发送给不同机器终端的窄带通信信号可以在频谱上相互重叠，不需要专门的隔离频带，有效提高了频谱利用效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明基于窄带数据传输的机器对机器通信系统中发射机的结构框图。
[0020]图2为本发明基于窄带数据传输的机器对机器通信系统中接收机的结构框图。
[0021]图3为本发明基于窄带数据传输的机器对机器通信方法中多载波调制过程示意图。
[0022]图4为本发明基于窄带数据传输的机器对机器通信方法中匹配接收过程示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0024]如图1所示，本发明基于窄带数据传输的机器对机器通信系统包括发射机和接收机，发射机的结构如图1所示，包括依次连接的:信道编码模块、幅度调制模块、多载波调制模块、数模转换模块和上变频及发射模块，其中，多载波调制模块包括虚实交错单元、上采样单元、滤波单元和载波调制单元。接收机的结构如图2所示,包括依次连接的:接收及下变频模块、低通滤波器、模数转换模块、匹配接收模块、幅度解调模块和信道解码模块，其中，匹配接收模块包括滤波单元、下采样单元、虚实交错单元和取实部单元。
[0025]上述基于窄带数据传输的机器对机器通信系统实现通信的过程包括信号发射和信号接收，其中信号发射过程如下:
[0026]S100、对于每个载波，其输入数据先通过信道编码模块，提高信号的抗噪声抗干扰能力；
[0027]S200、再通过幅度调制模块，目前所常用的幅度调制如脉冲幅度调制PAM等。
[0028]S300、经过幅度调制之后的实数符号送到多载波调制模块后形成离散数字信号，如图3所示,包括如下操作:
[0029]设基站同时发射M个载波，第m个载波的第η个符号记为dm，n，如果基站不使用某个载波，只需要简单地将该载波的输入符号设定为O即可。
[0030]本发明中，同一载波的两个相邻的实数符号，在通过实虚交错之后，一个是实数，下一个是虚数，如此循环，形成实数和虚数交替出现的符号，因此这两个相邻的实数符号也可以看作是一个复数符号。同时，相邻载波之间同一符号也形成实数和虚数交替出现的符号，例如对于第η个符号，如果第m个载波上是实数，那第m+1个载波上的应该为虚数。
[0031]上采样模块将采样率提高M/2倍，本实施例采用的是每两个输入采样点之间插入M/2-1个零的方法，将M/2称为实数符号周期，将M称为复数符号周期。
[0032]上采样之后通过滤波器，滤波器滤波后是载波调制，共有M个载波，每个载波的频率不同，载波频率如图2中标注所示。
[0033]最后将所有载波的信号相加，得到如下输出信号s[k]，
[0034]s μ ]=艺 Y^dmng ik-η^λ 巧趟产咖2
m=0 neZV2 J
[0035]式中，dm，n表示第m个载波上第η个实数信号的输入符号，g (k)是离散时间域滤波器，Z表示所有整数构成的集合。
[0036]S400、多载波调制模块的输出经过数模转换模块后成为模拟信号
[0037]S500、数模转换后的模拟信号经过上变频及发射模块后，上变频到指定频率后进行发射。
[0038]信号接收机只接收某个载波上的数据，不接收其它子载波数据，具体过程如下:
[0039]S100、接收端将接收信号下变频，将指定接收的载波信号变频到基带信号。
[0040]S200、将基带信号通过一个低通滤波器滤除不相邻的载波信号，同时抑制相邻的载波信号。
[0041]S300、将低通滤波器输出信号通过模数转换模块，得到离散数字信号，
[0042]S400、使用匹配接收模块提取指定载波上的信号，具体过程如图4所示，包括:信号输入首先经过滤波器滤波，然后是下采样，每M/2个点采样得到一个点，接着是实虚交错，最后取实部得到输出。
[0043]S500、对匹配接收模块的输出进行幅度解调。
[0044]S600、幅度解调后的信号经过信道解码得到数据输出。
【权利要求】
1.一种基于窄带数据传输的机器对机器通信方法，其特征在于，包括信号发射过程和信号接收过程， 所述信号发射过程包括:对于每个载波，其输入数据先通过信道编码模块，再通过幅度调制模块进行幅度调制，经过幅度调制之后的实数符号送到多载波调制模块后形成离散数字信号，多载波调制模块的输出经过数模转换模块后成为模拟信号，数模转换后的模拟信号经过上变频及发射模块后，上变频到指定频率后进行发射； 所述信号接收过程包括:将接收信号下变频到基带信号，将基带信号通过一个低通滤波器滤除不相邻的载波信号，同时抑制相邻的载波信号，将低通滤波器输出信号通过模数转换模块得到离散数字信号，使用匹配接收模块提取指定载波上的信号，对匹配接收模块的输出进行幅度解调，幅度解调后的信号经过信道解码得到数据输出。
2.根据权利要求1所述基于窄带数据传输的机器对机器通信方法，其特征在于:所述经过幅度调制之后的实数符号送到多载波调制模块后形成离散数字信号包括如下操作: 同一载波的两个相邻的实数符号，在通过实虚交错之后，形成实数和虚数交替出现的符号，同时，相邻载波之间同一符号也形成实数和虚数交替出现的符号； 上采样模块将采样率提高M/2倍，本实施例采用的是每两个输入采样点之间插入M/2-1个零的方法，将M/2称为实数符号周期，将M称为复数符号周期； 上采样之后通过滤波器，滤波器滤波后是载波调制，共有M个载波； 最后将所有载波的信号相加，得到如下输出信号s[k]， s[k] = Y^dmng [k-η^λ ej^nk,M ej{m+n),,2
m=0 neZ \ ^ J 式中，dm，n表不第m个载波上第n个实数信号的输入符号，g(k)是离散时间域滤波器，Z表示所有整数构成的集合。
3.根据权利要求2所述基于窄带数据传输的机器对机器通信方法，其特征在于:基站同时发射M个载波，如果基站不使用某个载波，只需要简单地将该载波的输入符号设定为O0
4.根据权利要求1所述基于窄带数据传输的机器对机器通信方法，其特征在于所述使用匹配接收模块提取指定载波上的信号包括:信号输入首先经过滤波器滤波，然后是下采样，每M/2个点采样得到一个点，接着是实虚交错，最后取实部得到输出。
5.一种基于窄带数据传输的机器对机器通信系统，其特征在于:包括发射机和接收机，所述发射机包括依次连接的信道编码模块、幅度调制模块、多载波调制模块、数模转换模块和上变频及发射模块，其中，多载波调制模块包括虚实交错单元、上采样单元、滤波单元和载波调制单元；所述接收机包括依次连接的接收及下变频模块、低通滤波器、模数转换模块、匹配接收模块、幅度解调模块和信道解码模块，其中，匹配接收模块包括滤波单元、下采样单元、虚实交错单元和取实部单元。
【文档编号】H04L1/00GK104301072SQ201410621247
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年11月6日 优先权日:2014年11月6日
【发明者】屈代明, 何辉, 汪志冰 申请人:武汉拓宝电子系统有限公司