用于通过射频信道接收遥测消息的方法和系统
阅读：2发布：2020-05-29
专利汇可以提供用于通过射频信道接收遥测消息的方法和系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于通过射频信道接收遥测消息的方法，所述方法由片上系统实现，其中，从输入射频模 块 的输出接收 信号 ，在时间和 频率 上对接收的信号进行偏移，其中，首先，在时间上偏移所述信号，以使得偏移量值均匀地填充一个数据比特的长度；然后，在频率上偏移所述信号，以使得偏移值均匀地填充 傅立叶变换 子载波 之间的空间，其中， 频率偏移 独立于时间偏移；对在先前步骤处理后的每个信号进行顺序傅立叶变换，其中，每个下一变换的第一时间元素紧跟在前一变换的最后元素之后；独立地解调所有消息。该技术的结果在于可以以多种频率通过多个信道接收消息。，下面是用于通过射频信道接收遥测消息的方法和系统专利的具体信息内容。
1.一种用于通过射频信道接收遥测消息的方法，所述方法能够在片上系统(SoC)中执行，所述SoC包括输入射频模块，所述方法包括：
·通过所述射频信道从所述输入射频模块的输出端接收包括遥测消息的信号；
·偏移所述信号，通过以下方式执行所述偏移：
ο首先，在时间上偏移所述信号，以使得偏移量值均匀地分布在具有一个比特信息的数据长度上；
ο然后，在频率上偏移所述信号，以使得偏移量值均匀地分布在傅立叶变换子载波之间的空间上；
ο独立于在时间上的偏移进行在频率上的偏移；
·对所述信号进行顺序傅立叶变换，执行所述变换以使得所述顺序傅立叶变换的第一时间元素紧跟在前一傅立叶变换的最后时间元素之后，并且傅立叶变换的长度与所述遥测消息的比特长度一致；
·基于傅立叶系数解调所述信号，相对于所述SoC对其他信号的解调，独立地执行对所述信号的解调。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，执行顺序傅立叶变换，其中开始时间t0在它们之间已经被偏移。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括验证所述消息的完整性。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述验证包括检查校验和。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述校验和包括循环冗余校验。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括执行对所述信号的消息有效性检查，所述消息有效性检查独立于对其他信号的消息有效性检查执行。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括滤除已经被独立解调的同时的重复消息。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述解调包括彼此独立地使用每个傅立叶系数的同相和正交分量。
9.一种用于通过射频信道接收遥测消息的片上系统(SoC)，所述SoC包括：
·至少一个射频模块，其被配置为从发送设备天线接收信号；
·至少一个存储器单元，其被配置为存储所述信号；
·至少一个计算机，其被配置为：
·通过所述射频信道从所述输入射频模块的输出端接收信号；
·偏移所述信号，通过以下方式执行所述偏移：
ο首先，在时间上偏移所述信号，以使得偏移量值均匀地分布在具有一个比特信息的数据长度上；
ο然后，在频率上偏移所述信号，以使得偏移量值均匀地分布在傅立叶变换子载波之间的空间上；
ο独立于在时间上的偏移进行在频率上的偏移；
·对所述信号进行顺序傅立叶变换，执行所述变换以使得所述顺序傅立叶变换的第一时间元素紧跟在前一傅立叶变换的最后时间元素之后，并且傅立叶变换的长度与所述遥测消息的比特长度一致；
·基于傅立叶系数解调所述信号，相对于所述SoC对其他信号的解调，独立地执行对所述信号的解调。
10.根据权利要求9所述的SoC，其中，所述信号源自所述至少一个射频模块，所述至少一个射频模块在所述SoC外部。
11.根据权利要求9所述的SoC，所述SoC还包括低噪声信号放大器。
12.根据权利要求9所述的SoC，所述SoC还包括接收天线和发射天线中的至少一个。
13.根据权利要求9所述的SoC，所述SoC还包括参考频率振荡器。
用于通过射频信道接收遥测消息的方法和系统
技术领域
[0001] 本技术解决方案涉及通信网络，并且更具体地涉及用于通过射频(RF)信道接收遥测消息的方法和系统。
背景技术
[0002] 目前，使用广为人知的算法接收BPSK/DBPSK消息。通常，BPSK消息是相干地接收的(例如，借助于科斯塔斯环(Costas loop))，而DBPSK消息是非相干地接收的。通常，使用科斯塔斯环或使用科斯塔斯环构建的其他电路在相干模式下接收BPSK消息。对于DBPSK消息的非相干接收来说，可以使用基于相邻比特之间的相位差的估计的各种算法。通常认为相干接收更高效，但是大家知道其需要大量计算资源，尤其是当在低信噪比环境中使用时(例如，当信号较弱时)。
[0003] 美国专利No.US 9,049,732(题为：Method for Using a Shared Frequency Resource，Method for Manufacturing Terminals，Terminals and Telecommunication TMSystem，受让人：SIGFOX ，公开日：2015-06-02)公开了以所需的频率分辨率执行傅立叶变换，然后搜索能量峰值，再将具有这种峰值的所有频率置于低频，并在低频对信号进行滤波和检测(该过程可以是相干的和非相干的，算法在本领域中是公知的)。
[0004] 该现有技术的缺点看起来是高计算复杂性。当搜索能量峰值并且对信号进行滤波时，部分计算可能重复至少两次。
[0005] 目前，能够接收/发送射频信号的各种片上系统(或简称SoC/SoCs)是已知的并且可商购。这种系统广泛用于设备尺寸受限且要求低功率和特别注重成本的应用。
[0006] 一些已知的片上系统能够接收/发送PSK或DPSK消息。
[0007] 这种已知的片上系统的一个示例是Silicon Labs的一系列无线Gecko系统。该系列的一些已知的片上系统(例如，EFR32xG13无线Gecko)支持使用DBPSK技术的数据传输。但是，该系列的已知片上系统无法接收DBPSK信号。
[0008] 已知的支持BPSK的片上系统的另一个例子是由Microchip制造的AT86RF212系统，BPSK用于20和40kbps比特率的直接序列扩频操作。此模式下的系统灵敏度高达-100dBm。
[0009] 这些现有技术的片上系统看起来具有许多缺点，使得在遥测数据采集网络中应用这种已知的片上系统具有挑战性。
[0010] 一些这样的已知片上系统不支持BPSK消息接收。大多数已知的片上系统支持以10kbps或更高的速率操作，传输范围通常不超过几千米。Axsem ax5043支持100kbps的BPSK消息接收，其中提供-138dBm的灵敏度，但是，只有在接收和发送频率一致时才能提供这样的灵敏度。
[0011] 本领域还已知：使用原始调制的系统；基于CDMA的扩频设备；所有这些都具有本领域技术人员已知的许多特定特征。发明内容
[0012] 本文提出的技术解决方案旨在消除现有技术解决方案中固有的缺点。
[0013] 本技术的开发者旨在提供一种技术解决方案，以允许接收器从至少一个发射器接收消息，其中消息至少以一个频率(rate)发送。根据本技术的非限制性实施例，消息将由片上系统(SoC)接收，该系统被配置为通过空中或从外部射频模块接收信号，检测由发射器发射的这样的射频信号并接收发送的消息。本技术的至少一些非限制性实施例允许在不使用扩频的情况下接收BPSK或DBPSK消息。
[0014] 本技术的至少一些非限制性实施例允许以多种频率(rate)在多个信道上接收消息。
[0015] 本技术的至少一些非限制性实施例允许更高质量的接收消息。
[0016] 本技术的至少一些非限制性实施例允许在处理的频带内的任意和先前未知的频率上接收消息。
[0017] 根据本技术的第一主要方面，提供了一种用于通过射频信道接收遥测消息的方法。所述方法可在片上系统(SoC)中执行，所述SoC包括输入射频模块。所述方法包括：通过所述射频信道从所述输入射频模块的输出端接收包括遥测消息的信号；偏移所述信号，通过以下方式执行所述偏移：首先，在时间上偏移所述信号，以使得偏移量值均匀地分布在具有一个比特信息的数据长度上；然后，在频率上偏移所述信号，以使得偏移量值均匀地分布在傅立叶变换子载波之间的空间上；在频率上的偏移独立于在时间上的偏移进行；对所述信号进行顺序傅立叶变换，执行所述变换以使得所述顺序傅立叶变换的第一时间元素紧跟在前一傅立叶变换的最后时间元素之后，并且傅立叶变换的长度与所述遥测消息的比特长度一致；基于傅立叶系数解调所述信号，相对于所述SoC对其他信号的解调，独立地执行对所述信号的解调。
[0018] 在所述方法的一些实施方式中，执行顺序傅立叶变换，其中开始时间t0在它们之间已经被偏移。
[0019] 在所述方法的一些实施方式中，所述方法还包括验证消息的完整性。
[0020] 在所述方法的一些实施方式中，所述验证包括检查校验和。
[0021] 在所述方法的一些实施方式中，所述校验和包括循环冗余校验。
[0022] 在所述方法的一些实施方式中，所述方法还包括执行对所述信号的消息有效性检查，所述消息有效性检查独立于对其他信号的消息有效性检查执行。
[0023] 在所述方法的一些实施方式中，所述方法还包括滤除已经被独立解调的同时的重复消息。
[0024] 在所述方法的一些实施方式中，所述解调包括彼此独立地使用每个傅立叶系数的同相和正交分量。
[0025] 根据本技术的另一广义方面，提供了一种用于通过射频信道接收遥测消息的片上系统(SoC)。所述SoC包括：至少一个射频模块，其被配置为从发送设备天线接收信号；至少一个存储器单元，其被配置为存储所述信号；至少一个计算机，其被配置为：通过所述射频信道从所述输入射频模块的输出端接收信号；偏移所述信号，通过以下方式执行所述偏移：首先，在时间上偏移所述信号，以使得偏移量值均匀地分布在具有一个比特信息的数据长度上；然后，在频率上偏移所述信号，以使得偏移量值均匀地分布在傅立叶变换子载波之间的空间上；在频率上的偏移独立于在时间上的偏移进行；对所述信号进行顺序傅立叶变换，执行所述变换以使得所述顺序傅立叶变换的第一时间元素紧跟在前一傅立叶变换的最后时间元素之后，并且傅立叶变换的长度与所述遥测消息的比特长度一致；基于傅立叶系数解调所述信号，相对于所述SoC对其他信号的解调，独立地执行对所述信号的解调。
[0026] 在所述SoC的一些实施方式中，其中，所述信号源自所述至少一个射频模块，所述至少一个射频模块在所述SoC外部。
[0027] 在所述SoC的一些实施方式中，所述SoC还包括低噪声信号放大器。
[0030] 参考以下详细描述和附图，本技术的非限制性实施例的特征和优点将变得更加显而易见，其中：
[0032] 图2是时频平面中的一系列傅立叶变换的示意图。
[0033] 图3是在本技术的至少一些非限制性实施例中使用的单元连接图。
[0034] 图4是傅立叶变换的相邻信道的幅度-频率特性以及数据频率偏移对接收的影响的示意图。
[0035] 图5是用于通过射频信道接收遥测信息消息的片上系统的示意图，该系统根据本技术的非限制性实施例实现。
具体实施方式
[0037] 本技术的非限制性实施例可以在片上系统中实现。在本技术的一些实施例中，该系统可以以包括数字信号处理单元、控制单元和具有外围设备的接口的超大规模集成电路的形式实现。在本技术的一些实施例中，片上系统还可以包括模拟信号处理单元。附加地或替代地，这种模拟信号处理单元可以实现为单独的超大规模集成电路。
[0038] 在下文提供的描述中，“信号”是包含某些信息的物理实体。
[0040] 在下文提供的描述中，数字信号处理是基于数值方法的信号处理技术，并且使用数字计算系统(例如，数字SoC单元)来执行。
[0041] 在下面提供的描述中，相移键控(PSK)是一种载波相位根据数据消息逐步改变的相位键控技术。差分二进制相移键控(DBSK)是一种通过改变符号之间的相位来编码信息的PSK。
[0042] 在下文提供的描述中，校验和是使用适当算法基于数据集计算的特定值。根据本技术的非限制性实施例，校验和可用于在数据的传输或存储期间检查数据完整性。
[0043] 在下文提供的描述中，循环冗余校验(CRC)是用于生成校验和的算法，其可用于检查数据完整性。根据本技术的一些非限制性实施例，可以使用有限域上的多项式除法来实现CRC。
[0044] 在下文提供的描述中，数字滤波器(如电子学中通常已知的)是用于处理数字信号以分离和/或抑制该信号的某些频率的任何滤波器。
[0046] 在下面提供的描述中，幅度-频率特性(AFC)是某个系统输出信号的幅度与该系统的输入谐波信号的频率的关系。
[0047] 在下面提供的描述中，正交解调是伴随着同相和正交分量的提取的信号转换为正交形式的过程。
[0048] 在下面提供的描述中，傅立叶变换是将复变量的一个函数变换为复变量的另一个函数并且描述用于将初始函数分解为基本分量(即，不同频率的谐波振荡)的系数的操作。
[0049] 在下面提供的描述中，傅立叶变换离散傅立叶变换是将特定函数的一系列复数值变换为基本分量(即，谐波函数)的一系列复系数的操作。
[0050] 在下文提供的描述中，快速傅立叶变换(FFT)是离散傅立叶变换(DFT)计算算法。
[0051] 在下面提供的描述中，信道容量是信道可以无差错地发送数据的最大速率。比特率是每单位时间传送的以比特为单位的数据量。
[0052] 在下面提供的描述中，时钟发生器是产生用作参考频率的预设频率的电脉冲的设备。
[0054] 在下面提供的描述中，采样率是所采用的(即，通过模数转换器)时间连续信号的采样数。
[0055] 在下面提供的描述中，时间分辨率是在固定的信噪比下确定的时间间隔，并且等于以两个方形脉冲的周期宽度比依次发射并仍然分开提取的两个方形脉冲中的任何一个的最小宽度。
[0056] 在下面提供的描述中，相干接收是使用参考振荡的信号接收技术，所述参考振荡是发送信号的精确副本。如果信号是具有已知频率和相位的振荡，则相干接收器使用同步检测器，考虑了接收信号的初始相位，其参考振荡与载波频率振荡同步。
[0057] 在下面提供的描述中，非相干接收是一种不考虑关于接收信号的初始相位的信息的信号接收技术。
[0058] 在下文提供的描述中，符号同步是消除精确到一个符号内的接收信号和参考信号之间的失配的同步技术。
[0059] 与BPSK不同，DBPSK允许非相干检测。因此，在本技术的各种非限制性实施例中，差分相移键控(DBPSK)技术用于发送消息。
[0060] 本技术的非限制性实施例特别适用于遥测系统的数据采集网络，其需要通常以不超过10到100个字节的量将数据传输到至少一千米的距离。具体地，本技术的非限制性实施例可用于传输表示传感器(例如，开门传感器)状态的数据。此外，本技术的非限制性实施例适合于传输仪器(例如，公用设施仪表)数据。考虑到这些特性，可以使用50bps的比特率来传输消息。
[0061] 本技术的非限制性实施例旨在接收经处理的接收器带宽(例如，当前，在射频中，可以使用本技术的非限制性实施例的范围从868.7到869.2MHz的未经许可的频带)内的多个消息。假设每个单独消息的发送开始时间是未知的并且与要发送的其他消息的发送开始时间不同。
[0062] 消息是具有10个或更多字节的大小的数据帧并且消息的格式是发送设备和接收设备都知道的格式，其中数据帧内容允许接收器对其进行检测和接收。消息包含称为前导码的已知比特序列和消息本身的数据，前导码用于对输入信号中的消息进行初步搜索。在本技术的一些非限制性实施例中，消息还包含附加服务信息，例如，发送的消息计数器。在本技术的其他非限制性实施例中，消息包含校验和、循环冗余校验或用于检查消息正确接收的另一组附加数据。消息还可以包含附加的前向纠错编码数据，以纠正接收消息中的错误。
[0063] 接收设备是包括这里描述的SoC的设备。接收设备还可以包括模拟信号处理单元。在本技术的一些非限制性实施例中，模拟信号处理单元(射频模块是使用模拟技术处理信号(包括射频信号)的一组单元)被并入本技术的非限制性实施例中。接收设备可以包括其他单元，例如通用计算设备，接收设备用于其目的所需的其他单元，例如控制或改变某物的单元。另外，接收设备可以包括天线，以直接从/向空中接收/发送射频信号。
[0064] 消息传输频率对于接收设备是未知的并且在其带宽内是任意的。在本技术的一些非限制性实施例中，从发送设备已知的一组频率(从其频率网格)中选择发送频率。在本技术的其他非限制性实施例中，发送频率可以对于每个设备固定、或者伪随机、或者可以由用户设置。在这种情况下，在发送设备侧的预设频率产生错误可能实质上超过消息频带和频率网格步长(网格的相邻频率之间的空间)。
[0065] 在本技术的一些非限制性实施例中，可以根据校验和(例如，消息循环冗余校验)来选择消息发送频率。
[0066] 在本发明的一些优选实施例中，网格步长为100或200Hz。在这种情况下，信号频带可以小于或大于网格步长，即，信号频带和所使用的频率组合的特性可以彼此独立。发送设备侧的载波频率设置误差可以是1000Hz或更高。
[0067] 接收设备没有关于消息传输的准确时间和频率的准确信息，这是因为发送设备的时间和频率设置精度取决于时钟发生器的精度、RF频率振荡器的精度、实时时钟的精度、用于制造发射设备及其部件的特定生产工艺、环境空气温度和许多其他因素。遥测数据采集系统通常不能补偿发射设备侧的所有上述因素。其他现有技术系统可以具有提供这种补偿的装置，例如，在蜂窝通信中，通过使客户端蜂窝电话时钟与基站时钟同步来提供信号传输时间设置的精确性。而且，在其他现有技术系统的设备的一些实施例中，从卫星导航系统获取准确的信号传输时间。
[0068] 根据本技术的一些非限制性实施例，使用50bps的比特率。然而，应该清楚地理解，本技术的其他非限制性实施例，可以选择和使用其他比特率值。
[0069] 根据本技术的非限制性实施例，提供了如图5中示意性所示的系统500(在下文中也可以称为SoC 500)。如下所述，系统500被配置为接收射频(RF)信号并处理它们。
[0070] 用于通过射频信道接收遥测信息的方法在图1中以框图的形式示出。可以在系统500中实现图1中所示的方法。
[0071] 步骤110：从输入射频模块520的输出端(未示出)接收信号。
[0072] 从射频模块520接收的信号可以包含来自一个或多个发送设备的消息。但是，也可以设想信号可以不包含来自设备的消息。
[0073] 根据本技术的非限制性实施例，射频模块520可以被配置为：
[0074] ·分离和隔离接收/发送路径；
[0075] ·连接到接收天线的接收路径；
[0076] ·放大来自天线的信号；
[0077] ·使用模拟技术滤波信号；
[0078] ·生成参考频率；
[0079] ·将信号转换到低频区域，以便进行后续的模拟处理；
[0080] ·执行信号模数转换。
[0081] 在本技术的一些非限制性实施例中，射频模块520执行正交信号解调。
[0082] 在本技术的其他非限制性实施例中，射频模块520还提供射频信号传输，并且在这种情况下，射频模块520可以提供以下功能：
[0083] ·数字到数字转换(使用DAC)，
[0084] ·射频频率生成(使用频率振荡器)，
[0085] ·正交调制(使用调制器)，
[0086] ·使用射频信号相移进行直接DBPSK调制，
[0087] ·信号放大(使用低噪声放大器)，
[0088] ·模拟信号滤波，
[0089] ·充当发射天线的射频接口。
[0090] 根据本技术的非限制性实施例，射频模块520被配置为使用多达四个发送路径和多达四个接收路径来支持世界范围内操作的至少四个范围中的操作。四范围单元中使用的每个组件的数量可以从一到四不等。例如，射频模块520可以结合四个双工器使用并且能够在四个单独的天线上操作。
[0091] 在本技术的一些非限制性实施例中，系统500包括用作射频模块的模拟单元。在本技术的这些非限制性实施例中，这样的模拟单元可以被配置为执行：(i)放大(例如，低噪声放大器560)，(ii)射频信号滤波，(iii)正交调制，以及(iv)模数转换。在本技术的其他非限制性实施例中，射频模块520可以与系统500一起安装，例如，使用相同的壳体。在本技术的其他非限制性实施例中，可以使用具有期望特性的单独的现有技术的射频模块。
[0092] 在本技术的一些非限制性实施例中，系统500另外的包括数字输入信号(隐含射频信号)处理单元(举例来说，例如数字滤波器)和其他单元。
[0093] 步骤120：将接收到的信号在时间和频率上进行偏移。
[0094] 在步骤120，计算机540执行偏移(在时间和频率上)。
[0095] 首先，将信号在时间上进行偏移，以使得偏移量值均匀地填充一个数据比特的长度(图1和5中的步骤120.1)。
[0096] 然后，将信号在频率上进行偏移，以使得偏移量值均匀地填充傅立叶变换子载波之间的空间，其中，在时间上独立地对所有信号偏移执行信号频率偏移(图1和5中的步骤120.2)。
[0097] 步骤130：此外，使用顺序傅立叶变换对在步骤120获得的信号进行处理。根据本技术的非限制性实施例，执行步骤130，以使得每个后续变换的第一元素紧跟在前一变换的最后一个元素之后。
[0098] 对N阶输入信号执行一系列顺序傅立叶变换。由计算机540对从时间点t0(图2中的实线)开始的采样率为Finput的数据执行第一系列变换，下一个变换从时间点t1(图2中的划线，也示出了另外的频率偏移)开始，等等。在此处给出的描述中，术语“频域信道”用于表示傅立叶变换输出处的一个谐波的多个复系数，其作为一系列顺序傅立叶变换的结果而产生，具有所述系列中的第一变换的特定时间偏移和共同的频率偏移。因此，每个变换系列产生N个频率信道。
[0099] 例如，流以采样率Finput＝51200Hz来到接收设备输入，然后，执行N＝1024的快速傅立叶变换，并获得1024个采样率为50Hz的信道，其中数据在这些信道中以输入速率的1/N的速率传输。如果在这种情况下执行N＝16的傅立叶变换，则获得16个采样率为3200Hz的信道。由此获得的关于频域信道的信息将包含在FFT输出的相关谐波的复系数中。
[0100] 傅立叶变换允许对应于傅立叶变换子载波的所有频率f0，f1......fN变为零频率。当发生这种情况时，滤波与傅立叶变换中的求和操作同时执行。
[0101] 将馈送到傅立叶变换单元的帧的时间长度选择为与比特长度一致。让我们考虑一个特定的频域信道。在理想的比特同步的情况下，即，当对于傅立叶变换馈送的数据帧的开始和结束与正在发送的比特的实际开始和实际结束一致时，傅立叶变换之后的谐波的每个系数将包含关于仅一个比特的信息，并且同时关于每个比特的信息将仅包含在一个系数中。
[0102] 在比特同步接近理想的情况下，选择这样的傅立叶变换系数使得可以立即使用频率信道中的数据，以便检测输入信号中的消息并解调数据。利用该方案，可以使用整个输入频带，但是它不能在一个选择的信道中提供精确的时间同步。如果空中的比特的开始和结束不能与傅立叶变换的开始和结束一致，则不可能在一个选择的信道中接收。本领域技术人员已知，对于比特同步来说，作为规则每个符号通常需要至少四个点(在本发明的优选实施例中，符号是一个比特)。例如，在OFDM系统中，时间同步分辨率是整个带宽的公共同步频率的一个时钟。
[0103] 在本技术的一些非限制性实施例中，为了提高电路时间分辨率，可以使用所有系列的傅立叶变换(图2中的实线、划线和点线以及图2中未示出的其他变换)，其中初始时间点t0在比特长度内相对于彼此偏移。在这种情况下，傅立叶变换长度保持等于比特长度。因此，不是增强分辨率以在每个单独的变换系列中的FFT之后搜索时间同步，而是使用数个变换系列来提高系统比特同步的整体质量。
[0104] 类似地，可以通过使用频率偏移来提高接收器频率分辨率，这是因为一个FFT的分辨率受到其子载波之间的空间的限制。
[0105] 为方便起见，图2中未示出其他版本的变换系列(即，相对于所示出的变换以任何可能的方式在时间上偏移的变换)。
[0106] 无论消息是否可用，所有上述步骤(包括在时间和频率上产生所有信号偏移的结果)可以由计算机540连续地实时地执行。
[0107] 示意性地，图3示出了直到获得频域中的样本的计算过程。
[0108] M个并行的同时数据流离开输入缓冲器，这些流在用于下一FFT的数据帧的开始和数据帧的结束标记方面不同。输入数据流以采样率Finput来自射频模块520或数字信号处理单元P。输入缓冲器是足以存储N个时间样本的存储器单元。
[0109] 作为非限制性说明，假设输入流以51200Hz的速率到达，样本被输入到输入缓冲器中。样本1到1024构成第一系列傅立叶变换中的第一帧，该系列中的下一帧将包含样本1025到2048，依此类推。下一个消息比特在下一帧的开始附近开始的概率显然很低。例如，比特可以从样本512开始，并且如果是这种情况，则一半比特落在第一帧内，而另一半比特落在第二帧内。因此，将不会收到该消息。这种情况不能在傅立叶变换的一个系列中得到补救，这是因为变换长度应该与比特长度一致，以便在良好的比特同步的情况下，傅立叶变换结果可以用于信号检测和接收。
[0110] 因此，开始傅立叶变换的另外系列-第二系列：从样本257到样本1280，然后从样本1281到样本2304，以此类推。该系列将对于第一系列偏移256个样本，相当于比特长度的四分之一。类似地，产生更多的两个系列-从样本513到样本1536，然后从样本1537到样本
2560，以此类推，其具有对于第一系列的半个比特长度偏移，以及产生第四系列-从样本769到样本1972，以此类推，其具有四分之三比特长度的偏移。以相同方式添加的下一系列的第一帧将是第一系列的第二帧，然后第五系列将与第一系列重合。
2560，以此类推，其具有对于第一系列的半个比特长度偏移，以及产生第四系列-从样本769到样本1972，以此类推，其具有四分之三比特长度的偏移。以相同方式添加的下一系列的第一帧将是第一系列的第二帧，然后第五系列将与第一系列重合。
[0111] 现在，如果例如比特在样本500附近开始，则意味着该比特接近偏移的第三系列的开始而开始，因此，帧内的样本512到1536将大部分属于相同的比特，并且这对于该系列中的所有帧都是如此。
[0112] 显然，在最坏情况条件下，比特可能在相邻帧的开始之间开始，例如，在样本128附近。在这种情况下，该比特将跨越帧1-1024和帧256-1280其长度的7/8，因此，在任何一种情况下(或者甚至在两种情况下)都可以接收到信号。
[0113] 在本技术的一些非限制性实施例中，傅立叶变换子载波间隔开大约50Hz。信号带宽约为70Hz。由于接收到的信号的精确频率是未知的，所以可能出现这样的情况：接收到的信号的带宽中心频率结果是在傅立叶变换子载波之间。
[0114] 对于时间同步情况也是如此，接收到的信号的带宽中心频率可以更接近傅立叶变换子载波中的一个。
[0115] 为了添加新的子载波频率位置，每个数据流被馈送到也布置在系统500上的频率偏移添加单元。如上所述，每个偏移小于FFT子载波之间的空间并且用于增加FFT大小。所有M个流在频率上偏移F偏移(包括0Hz偏移，即没有偏移)。因此，总共将具有M*F频率和时间偏移版本的数据馈送到FFT单元。
[0116] 为此，输入数据在频率上与时间偏移类似地偏移，使得由此获得的偏移填充一个傅立叶变换的子载波之间的空间。
[0117] 例如，如果傅立叶子载波间隔开50Hz，则执行+16Hz和+33Hz的偏移(其与精确到相邻子载波内的-16Hz偏移相同)；因此，将扩展整个系统500的傅立叶变换的子载波网格。将会将±16Hz、±32Hz、±66Hz等的频率添加到0Hz、±50Hz、±100Hz等频率。
[0118] 图4的实施例示出(实线)相邻FFT子载波的两个幅度-频率特性。如图所示，一些消息(划线)与任何傅立叶变换子载波都没有频率重合。结果是，由于这种频率差将不会检测到消息，并且傅立叶变换输出处的信噪比将降低。图4还示出了频率偏移之一的方向，该频率偏移使信号偏移的阴影区域向最近的子载波延伸。
[0119] M*F个独立的并行数据信道(具有所有可能的频率偏移和所有时间偏移)将连接到FFT单元输入。因此，在每个FFT之后，将获得N个信道，并且信道的总数将是M*N*F。
[0120] 步骤140：彼此独立地解调所有频域信道。
[0121] 对数据流经历检测消息所需的操作。例如，可以使用消息前导码搜索、符号同步、纠错、信道效应的去除和其他操作。当发生这种情况时，不管这些信道中的消息在时间和频率上是否一致，解调器550都将所有信道彼此独立地解调。在本技术的一些非限制性实施例中，使用校验和来检查解调之后的消息的完整性和正确的接收。例如，作为消息的一部分发送的循环冗余校验用于此目的。计算接收到的消息的代码值，并将其与在发送设备侧计算的发送代码值进行比较。如果正确发送和接收消息，则这两个值一致。
[0122] 在本技术的一个非限制性实施例中，解调器550独立地使用每个频域信道的同相和正交分量。例如，可以根据分量符号接收数据，其中正值对应于数据比特0，而负值对应于数据比特1，或反之亦然。为了消除歧义，可以使用已知技术。在本技术的一些非限制性实施例中，前导码可用于将比特与符号相关联。在本技术的其他非限制性实施例中，校验和可以用于该目的。
[0123] 在本技术的非限制性实施例中，作为消息的一部分发送的校验和(例如，循环冗余校验)用于在解调之后检查接收到的消息的完整性。
[0124] 系统500可以被配置为通过射频信道接收遥测消息，系统500如图5示意性地示出的方式实现，并且不受此限制。
[0125] 根据本技术的非限制性实施例，可以使用亚GHz范围收发器、类型AX5043等来实现无线通信。
[0126] 系统500包括至少一个被配置为在时间和频率上对接收到的信号进行偏移的计算机540。更具体地，计算机540最初实时地使信号偏移，以使得偏移量值均匀地填充一个数据比特的长度。接下来，计算机540在频率上偏移信号，以使得偏移量值均匀地填充傅立叶变换子载波之间的空间，其中频率偏移独立于时间偏移；对在前一步骤处理后的每个信号进行顺序傅立叶变换，其中每个下一变换的第一时间元素紧跟在前一变换的最后一个元素之后。
[0127] 上面已经在方法描述中更详细地描述了由计算机540执行的方法的这些步骤(步骤120至130)。
[0128] 计算机540可以是软连线和硬连线的。计算机540可以包括各种类型的数字信号处理器(DSP)或神经网络处理器。在本技术的一些非限制性实施例中，计算机540可以并行执行步骤。
[0129] 此外，系统500可以包括存储器510，存储器510包括数据存储器和程序存储器。程序存储器存储用于控制芯片上的系统的整体操作的程序。存储器510可以包括外部存储器，举例来说，例如，紧凑式闪存(CF)类型的闪存、安全数字(SD)类型的闪存、微型SD类型的闪存、小型SD型的闪存、极限数字(xD)类型的闪存、(数码相机)存储卡等。存储器510还可以包括磁盘存储器，例如硬盘驱动器(HDD)或固态盘(SDD)。
[0130] 系统500可以另外的包括可以用于发射和接收并且连接到射频模块520的天线530，天线530包括一个或多个天线元件。作为替代或补充，一个或多个天线530可以用作专用接收天线或专用发射天线。
[0131] 系统500还可以包括解调器550，如参考上面的步骤140所描述的，其能够彼此独立地解调所有频域信道。
[0132] 系统500可以在适当地封装在单个封装中的多个芯片上实现(也称为“系统级封装”或简称为SiP)。
[0134] 在本技术的另一个非限制性实施例中，围绕单个半导体微电路构建每个射频接收设备，并且也围绕单个半导体微电路构建每个RF发送设备。在这种情况下，使用更高密度的微电路，以使得所有必需的发送或接收功能仅由一个微电路执行(除了必需的简单外部元件和参考频率振荡器之外)。
[0135] 可以使用适用于构建数字集成电路的电子部件来实现系统500中使用的所有单元。相信这些实施细节对于本领域技术人员而言将是显而易见的，因此，这里将不再详细描述。这些单元可以使用微电路来实现，微电路的操作逻辑在其制造期间或软连线时确定。
[0136] 本技术的非限制性实施例的描述的一些部分以算法的形式表示和对芯片存储器中的数据比特的操作的符号表示。这些描述和算法表示基本上是数据处理领域的技术人员用来最有效地将技术解决方案主题传达给本领域其他技术人员的手段。如本文中一般性的且具体地使用的算法是给出期望结果的计算序列。这种操作需要物理量的物理操作。通常，尽管不是必须的，这些量采用电信号或磁信号的形式，可以将电信号或磁信号存储、传输、组合、比较或对其进行其他操作。
[0137] 然而，应该记住，所有这些术语应该与相关的物理量相关，并且它们仅仅是应用于这些量的方便名称。除非在权利要求中另有明确且明确地指定，否则应当理解，在全文中使用的诸如“确定”、“计算”、“运算”、“获得”、“设置”、“更改”等术语与计算机的动作和过程相关，例如，计算机为SoC或类似的电子计算设备，其对计算设备的寄存器和存储器中以物理(例如，电子)量的形式表示的数据和计算设备或其他类似设备的寄存器和存储器中以物理量形式表示的其他数据进行处理并转换为适于信息存储、传输和显示的形式。
[0138] 根据本文给出的详细描述和下面的权利要求，使用本发明的构造、方法或其他材料特征可以容易地以其他具体形式体现本文所述的本技术的非限制性实施方案。所描述的本发明的实施例在所有方面都应被视为仅具有示例性而非限制性。因此，本发明的法律保护范围由随附的独立权利要求而不是前面的描述限定。
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