一种基于WBAN窄带物理层的可重构调制解调系统技术方案

本申请提出一种基于WBAN窄带物理层的可重构调制解调系统。该可重构调制解调系统包括：符号映射模块，所述符号映射器模块用以配置寄存器值，通过不同的寄存器值使得可重构调制解调系统工作于π/2

【技术实现步骤摘要】
一种基于WBAN窄带物理层的可重构调制解调系统


[0001]本申请涉及通信
，具体的涉及一种基于WBAN窄带物理层的可重构调制解调系统。

技术介绍

[0002]早在2001年飞利浦研究实验室第一次提出了体域网的概念，作为无线传感器网的一个分支，无线体域网(Wireless Body Area Network,WBAN)主要应用于远程医疗诊断和监护，通过在人体体表或体内植入多个传感节点，实时监控使用者的生理特征及周围环境信息，再通过无线信道将数据发送给中心节点Hub，中心节点作为中央处理单元，负责无线体域网内部的通信控制及体域网与外部互联网之间的数据通信。目前学术界大量工作聚焦于功率自感知通信协议，如对传输速率要求不高的场景下切换低速率通信协议，降低功耗。除医疗电子和特殊人群监护，WBAN技术还涉及个人视频音频、消费电子等领域。
[0003]IEEE 802.15工作组于2012年3月发布了IEEE 802.15.6标准的正式版，该标准详细规定了WBAN物理层(Physical Layer，PHY)和媒体访问控制(Medium Access Control,MAC)层，WBAN的网络拓扑结构和供无线体域网近距离(人体距离)、高速率、低功耗、高可靠无线通信组网的国际化标准。物理层直接面向通信介质，为MAC层提供传输原始比特流的物理连接，传输速率最高可达10Mbps。WBAN的三种不同物理层包括：窄带(Narrowband,NB)、超宽带(Ultra Wideband,UWB)以及人体通信(Human Body Communication,HBC)物理层，其中，窄带物理层是WBAN针对医疗电子领域优化的低功耗物理层协议，窄带物理层不易受到人体自身的影响，并且小的带宽减少了多路径传输引起的码间干扰，更适用于医疗应用领域。
[0004]针对WBAN无线体域网基带处理模块设计，文献[Mathew P,Augustine L,Kushwaha D,et al.Hardware implementation of NB PHY baseband transceiver for IEEE 802.15.6WBAN[C].2014International Conference on Medical Imaging,m
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Health and Emerging Communication Systems(MedCom).IEEE,2014.PP:64
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71]中实现2.4GHz ISM频段的窄带物理层基带收发器，不含完整收发机的符号映射、成形滤波、定时同步等电路实现。文献[El
‑
Mohandes A M,Shalaby A,Sayed M S.Robust low power NB PHY baseband transceiver for IEEE 802.15.6WBAN[C]//27th International Conference on Microelectronics(ICM).IEEE,2015]在此基础上优化，增加支持π/2
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DBPSK、π/4
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DQPSK两种调制的符号映射、解映射器，平方根升余弦滚降滤波器和前导码的粗略定时、精细定时同步模块。文献[El
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Mohandes A M,Ahmed S,Sayed M S.Efficient Low
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Power Digital Baseband Transceiver for IEEE 802.15.6Narrowband Physical Layer[J].IEEE Transactions on Very Large Scale Integration(VLSI)Systems,2018]进一步深入，详细介绍了缩短码插入移除算法、符号映射器、成形滤波器的低功耗硬件电路实现。文献[Yang J,Geller B,Arbi T.Proposal of a multi
‑
standard transceiver for the WBAN Internet of Things[C]//ISIVC 2016.2016]中提出了IEEE 802.15.6窄带物理层接收机
的帧同步，定时同步和载波频率同步算法，其不包含硬件电路实现。
[0005]由于传感节点资源有限，功耗管理成为WBAN发展的主要挑战之一。合理设计可重构的体域网调制解调器，有利于进一步降低传感节点的功耗，推动该技术的市场化发展。

技术实现思路

[0006]为克服上述的缺陷，本申请的目的在于：本申请提出一种基于WBAN窄带物理层的可重构调制解调系统，该系统满足不同速率和功耗需求下调制解调的灵活切换。
[0007]为实现上述目的，本申请采用如下的技术方案，
[0008]符号映射模块，所述符号映射器模块用以配置寄存器值，通过不同的寄存器值使得可重构调制解调系统工作于π/2
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DBPSK、π/4
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DQPSK或π/8
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D8PSK的模式下，
[0009]数据处理模块，所述数据处理模块存储有匹配π/2
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DBPSK、π/4
‑
DQPSK或π/8
‑
D8PSK的模式的信息，且所述数据处理模块接收并响应所述符号映射模块的信息运行于匹配的模式下。这样通过寄存器赋值对应的调制模式，三种符号映射集成在数据处理模块里，将所述模式对应的寄存器值信息传输至数据处理模块，数据处理模块接收并响应所述符号映射模块的信息运行于匹配的模式下(即π/2
‑
DBPSK、π/4
‑
DQPSK或π/8
‑
D8PSK)。这样根据速率的要求运行的对应的模式下。
[0010]优选的，该可重构调制解调系统，包括：差分解调系统，所述差分解调系统运行时包括：
[0011]接收端将DPSK信号延时一个码元后，分别与原信号和经过希尔伯特变换的原信号相乘：如下式所示，
[0012][0013][0014]经低通滤波LBF后得到I路及Q路的信号：
[0015]I
k
＝cos(φ
k
‑
φ
k
‑1)，
[0016]Q
k
＝sin(φ
k
‑
φ
k
‑1)。
[0017]对I路及Q路的信号进行位同步，并在最佳采样点做符号解映射，并串转换后获得解调数据。
[0018]优选的，该位同步电路包括：
[0019]鉴相器模块、控制器模块、时钟变换模块和分频器模块，
[0020]所述时钟变换模块，其用以在一个码元周期内产生N个脉冲信号，通过控制器加、扣一个脉冲来调整分频器模块的初始相位，
[0021]所述鉴相器包括：边沿检测模块，所述边沿检测模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于WBAN窄带物理层的可重构调制解调系统，其特征在于，包括：符号映射模块，所述符号映射器模块用以配置寄存器值，通过不同的寄存器值使得可重构调制解调系统工作于π/2
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DBPSK、π/4
‑
DQPSK或π/8
‑
D8PSK的模式下，数据处理模块，所述数据处理模块存储有匹配π/2
‑
DBPSK、π/4
‑
DQPSK或π/8
‑
D8PSK的模式的信息，且所述数据处理模块接收并响应所述符号映射模块的信息运行于匹配的模式下。2.如权利要求1所述的基于WBAN窄带物理层的可重构调制解调系统，其特征在于，包括：差分解调系统，所述差分解调系统运行时：接收端将DPSK信号经延时模块延时一个码元后，分别与原信号及经过希尔伯特变换的原信号相乘，并分别经低通滤波器滤波后得到I路及Q路的信号：I
k
＝cos(φ
k
‑
φ
k
‑1)，Q
k
＝sin(φ
k
‑
φ
k
‑1)，基于位同步电路分别对I路及Q路的信号进行位同步，并经符号解映射、并/串转换后获得解调数据。3.如权利要求2所述的基于WBAN窄带物理层的可重构调制解调系统，其特征在于，分别与原信号及经过希尔伯特变换的原信号相乘包括：分别与原信号及经过希尔伯特变换的原信号相乘包括：4.如权利要求2所述的基于W...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昌荣，王铭，徐大诚，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：