华体会app下载入口:一种产生信道频率方法、装置及信道评估电路与流程
来源：华体会app下载入口 发布时间：2026-04-26 01:51:13产品内容介绍
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本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种产生信道频率方法、装置及信道评估电路。
随着vlsi(verylargescaleintegration，超大规模集成电路)和dsp(digitalsignalprocessing，数字信号处理)技术的迅速发展，许多通信系统都采用数字调制技术。早期的第一代通信系统都是采用模拟调制技术。数字调制比模拟调制有很多的优点。数字调制拥有较好的保真度(highfidelity)，数字调制系统运用数字信号处理技术，使通信质量更高，功能更强。而且安全性较好，可以将数字信号进行加密，这样做才能够避免通信信号被别人窃取。
数字调制又被称为编码技术，以载波内振幅、频率和相位非连续变化来表示基带的0和1数字信号。数字调制技术分为ask(amplitudeshiftkeying，幅移键控)、psk(phaseshiftkeying，相移键控)和fsk(frequencyshiftkeying，频移键控)。下面对它们进行说明。
在幅移键控方式下，用载波频率的两个不同振幅来表示两个二进制0和1，而幅度改变的同时频率和相位保持不变。在每一个比特时间段内，信号的振幅是一个常数，其值与所代表的比特有关。采用ask技术的通信容易受噪声的影响大，噪声是指在传输中，由于某些因素引起线路上不期望的电压值，这些外来噪声电压容易改变振幅。所以ask是受噪声影响最大的调制技术，也是效率比较低的调制技术。
相移键控系统的抗噪声性能优于ask和fsk，而且频带利用率较高，所以在中，高速数字通信中广泛采用。相移键控多采用二进制方式。二进制相移键控用同一载波的两种相位来代表数字信号，通常分为绝对相移键控和相对相移键控两种，后者也称为差分相移键控。绝对相移键控是一种用载波的不同相位去直接传送数字信息的一种方式，而相对相移键控(差分相移键控)则用载波相位的相对变化来传送数字信号。
频移键控最常见的形式是bfsk(binaryfrequencyshiftkeying，二元频移键控)，是用载波频率附近的两个不同频率来表示两个数字信号的两种电平。即二进制(0和1)。如果将这两个频点f1，f2到载波fc的频差称为差分频率fd，则这两个频点的频率分别是：
fsk避免了ask中的噪声问题，因为接收方是在通过给定时间段的具体频率变化识别的，所以它能克服尖锋脉冲的干扰。
蓝牙协议采用的一种调制方式是gfsk(gaussfrequencyshiftkey，高斯频移键控)。高斯频移键控是一种简单的二元调制方式。在gfsk中，先将数字基带信号经过一个高斯滤波器整形后再进行调制，使得频谱的旁瓣进一步减小。基带的高斯脉冲整形使fsk信号的相位变化平滑，从而使瞬间的频偏变动稳定。这样就大幅度减少了发射频谱旁瓣的影响。
蓝牙无线技术使用跳频来扩展频谱。跳频方式要求发射机以一个特定的与伪随机码序列对应的跳变序列使信号从一个频率跳到另一个。伪随机序列通过伪随机码发生器控制发射机的频率合成器及跳频变频器来选择信号的跳频顺序。例如发射机以蓝牙协议规定要求在跳频速率是在79个频道内每秒跳动1600跳。
现有技术的不足在于：现在的方案通过地址和时钟通过一定的运算来产生伪随机序列，再通过伪随机序列来产生一定序列的跳频，这样信道的选择是固定的，不能判断下一个传输信道是否可用。
本发明提供了一种产生信道频率方法、装置及信道评估电路，用以解决在通过伪随机序列产生一定序列的跳频时，只能选择固定信道而不能判断该信道是否可用的问题。进一步的，还解决了无法实时的根据信号的真实的情况来判断信道可用和不可用的问题。
在跳频序列产生模块依据输入的参数及基本跳频序列产生下次传输的第一信道频率；
通过afh信道映射模块确定第一信道频率是否可用，其中，信道是否可用是根据信道质量评估来确定的；
在确定第一信道频率为可用的信道时，将第一信道频率作为rf模块的信道序列输出；
在确定第一信道频率为不可用的信道时，在afh信道映射模块依据输入的参数及基本跳频序列产生下次传输的信道频率，并在产生的信道频率为可用的信道时，将该信道频率作为第二信道频率，将第二信道频率作为rf模块的信道序列输出。
较佳地，所述信道是否可用是根据信道质量评估来确定的，是通过rssi来确定的。
较佳地，所述信道是否可用是根据信道质量评估来确定的，是利用在传输过程中没有被占用的传输间隙，通过rssi来确定的。
跳频序列产生模块，用于依据输入的参数及基本跳频序列产生下次传输的第一信道频率；
afh信道映射模块，用于确定第一信道频率是否可用，其中，信道是否可用是根据信道质量评估来确定的；
在确定第一信道频率为可用的信道时，将第一信道频率作为rf模块的信道序列输出；
在确定第一信道频率为不可用的信道时，在afh信道映射模块依据输入的参数及基本跳频序列产生下次传输的信道频率，并在产生的信道频率为可用的信道时，将该信道频率作为第二信道频率，将第二信道频率作为rf模块的信道序列输出。
较佳地，afh信道映射模块进一步用于通过rssi来确定所述信道是否可用。
较佳地，afh信道映射模块进一步用于利用在传输过程中没有被占用的传输间隙，通过rssi来确定所述信道是否可用。
较佳地，afh信道映射模块进一步用于采用通过模拟信号转换为数字信号后确定的所述rssi。
rssi接收单元，用于将模拟信号的信道质量信号转换为数字信号的信道质量信号；
频率评估单元，用于对rssi接收单元转换的数字信号的信道质量信号进行采样，并对信道做评估确定信道是否可用。
较佳地，rssi接收单元进一步用于根据传输间隙接收rf单元输出的模拟信号的信道质量信号。
在本发明实施例中提出的方案中，会根据信道质量评估来确定信道是否可用，在可用时将其作为rf模块的信道序列输出；而在不可用时，也会判断重新产生的信道是否可用，只有在可用时，才将其作为rf模块的信道序列输出。
由于增加了根据信道质量评估来确定信道是否可用的判断，使得信道的选择不再是固定的，从而可以依据信道的质量来判断下一个传输信道是否可用，通过对信道进行实时的评估，判断信道的干扰情况，从而避免利用干扰信道发送数据。
进一步的，由于对信道质量进行实时评估，提高了信道估计的实时性和精度，用于指导本次传输过程中下次频率和信道的选择，也因此提高了发射机的性能和发送信号的质量，减低了信道对传输信号的干扰。
进一步的，还提供通过硬件电路实现的本方案，通过硬件大幅度的提升了运算速度，减低了信道评估的时间，可以在通信传输的间隙中，对信道做评估而不影响数据的正常通信，同时能预先准确判断干扰信号和非干扰信道，大幅度的提升了通信传输的质量。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
蓝牙无线技术使用跳频来扩展频谱。跳频方式要求发射机以一个特定的与伪随机码序列对应的跳变序列使信号从一个频率跳到另一个。伪随机序列通过伪随机码发生器控制发射机的频率合成器及跳频变频器来选择信号的跳频顺序。
图1为跳频系统工作示意图，如图所示，跳频系统的基本组成如图所示，另外，图中将发射端简化为调制和跳频，接收端简化为解扩和解跳。在发送端和接收端包括两个完全相同的伪随机码发生器。正确工作的情况下，接收端产生的伪随机序列码要求与接收信号中含有的伪随机序列码完全精确同步。为此，在通信中，发生一个固定伪随机频率跳变的序列来达到同步，这样接收端能够在抗干扰的同时，实现接收。
蓝牙的物理信道是由伪随机频率跳变序列来决定的，物理信道的频率跳变序列用于周期性的改变频率以降低干扰的影响。蓝牙组网通信的信道选择是由主单元来决定的。主单元的蓝牙设备地址决定了跳频序列和信道接入码，主单元的系统时钟决定了跳频序列中的相位和设置定时。
每个蓝牙单元都有一个内部系统时钟来决定收发信机的定时和跳频，它来自一个自由运转的本地时钟，这个本地时钟分辨率一定是tx(transmit，发送)或者rx(receive，接收)的时隙长度的一半。
蓝牙协议把跳频序列分为6种，其中5种是基本的跳频序列，还有一种是自适应跳频。详细如下：
afh(adaptivefrequencyhopping，调频自适应)信道映射：自适应频率映射，指示可用的信道和不可用的信道，由寄存器配置；
跳频序列产生模块的主要输入是蓝牙的地址和时钟，由于蓝牙的地址全球唯一，而时钟输入又与跳频序列选择有关，在不同的跳频序列选择下，通过一定的运算，然后输出rf的信道序列，而根据此序列来产生rf的频率，即信道频率。
可见，现存技术的不足在于：现在的方案单纯通过地址和时钟，通过一定的运算来产生伪随机序列，再通过伪随机序列来产生一定序列的跳频，这样信道的选择是固定的，不能根据信道的质量来判断下一个传输信道是否可用，不能对信道进行实时的评估，无法判断信道的干扰情况和避免利用干扰信道发送数据。
也即，传统的跳频扩频方法一般利用伪随机序列来产生一一对应的频率变化序列，伪随机序列的产生受地址和时钟的影响，无法实时的根据信号的真实的情况来判断信道可用和不可用，基于此，本发明实施例中将提出一种在传输过程和开机过程中的间隙中，利用接收信号指示强度来，经过一定的算法处理来实现对信道的质量进行实时的评估，利用此评估结果来指导下一次频率的产生，因此能够提升信道实时利用率。改善传输中发送机的性能。
步骤301、在跳频序列产生模块依据输入的参数及基本跳频序列产生下次传输的第一信道频率；
步骤302、通过afh信道映射模块确定第一信道频率是否可用，其中，信道是否可用是根据信道质量评估来确定的；可用则转入步骤303，不可用则转入步骤304；
步骤303、在确定第一信道频率为可用的信道时，将第一信道频率作为rf模块的信道序列输出；
步骤304、在确定第一信道频率为不可用的信道时，在afh信道映射模块依据输入的参数及基本跳频序列产生下次传输的信道频率，并在产生的信道频率为可用的信道时，将该信道频率作为第二信道频率，将第二信道频率作为rf模块的信道序列输出。
实施中，所述信道是否可用是根据信道质量评估来确定的，可以是通过rssi(receivedsignalstrengthindication，接收的信号强度指示)来确定的。
实施中，所述信道是否可用是根据信道质量评估来确定的，是利用在传输过程中没有被占用的传输间隙，通过rssi来确定的。
方案中，在具体的实现上，可以在蓝牙传输自适应跳频的基础上，自适应跳频在链路层提供一组能够覆盖全部信道频率的寄存器组，在根据信道质量评估确定信道是否可用后，将各信道的评估结果存储在寄存器中，这样通过寄存器的值能够判断某个信道频率是否可用。其中，此例中的寄存器组指数据链路层中会有79个寄存器组，此寄存器指示信道是否可用的。
具体实施中，能够最终靠实时的对信道的质量做评估，一直更新自适应跳频数据链路层中的寄存器组的值。信道评估是利用在传输过程中没有被占用的传输间隙，通过rssi为afh评估干扰信道，包括可用信道和不可用信道。对于不可用信道，主要评估用于监测干扰信号是否变化或者消失，接收异常的干扰信道是不是已经变为可用信道；对于可用信道，主要监测接收有异常的非干扰信道是不是已经变为干扰信道。
实施中，蓝牙通信传输中，在基带信号的频率选择上，基本跳频序列和自适应跳频序列互相配合完成工作，首先由基本跳频序列产生下次传输的信道频率，如果此信道频率不在可用信道组的范围以内，那么自适应跳频序列的重映射功能会根据此不可用信道频率重新映射出一个新的可用信道频率。如果基本跳频序列产生的信道频率在可用信道组，那么就不需要自适应跳频在做调节。重映射过程是由基本跳频序列的一些参数通过加法运算、排列运算和寄存器选择序列得出的。
下面对增加信道评估后的伪随机序列和频率的产生过程进行说明，图4为频率的产生过程示意图，如图所示，包括如下流程：
实施例中，将信道可用与不可用置于映射表中，当跳频序列产生模块产生fk后，判断fk是否在可用信道列表中，如果是，则使用fk作为下一个信道选择；
若不是，则由afh信道映射模块中的重新计算单元根据之前的参数再次进行计算，也即，由基本跳频序列的一些参数通过加法运算、排列运算和寄存器选择序列重新计算得出，使用的参数，例如设备地址、时钟等将从跳频序列产生模块得到，跳频序列产生模块通过数据链路层的实时更新在获知fk不在可用信道列表中后，即可将这些参数发送给afh信道映射模块。
在重新计算单元计算出一个信道频率后，将根据映射表判断是否在可用信道列表中，如果不是，则按照规则再次计算，再次进行判断，直到产生一个可用的信道号fk’，然后使用fk’作为下一个信道选择。
也即，图中fk是由基本跳频序列产生的下一次传输的信道频率，这个信道频率有很大的可能是在可用的信道组中，也有一定的可能是在不可用的信道组中。当基本跳频序列产生一个不可用的信道号时，将通过自适应跳频序列的重映射功能输出到一个可用的信道号fk’，新的信道由映射表得出的。那么在下次传输的过程中，就会用fk’来来替信道fk。
基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种产生信道频率装置，由于该装置处理问题的原理与一种产生信道频率方法相似，因此该装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
跳频序列产生模块501，用于依据输入的参数及基本跳频序列产生下次传输的第一信道频率；
afh信道映射模块502，用于确定第一信道频率是否可用，其中，信道是否可用是根据信道质量评估来确定的；
在确定第一信道频率为可用的信道时，将第一信道频率作为rf模块的信道序列输出；
在确定第一信道频率为不可用的信道时，在afh信道映射模块依据输入的参数及基本跳频序列产生下次传输的信道频率，并在产生的信道频率为可用的信道时，将该信道频率作为第二信道频率，将第二信道频率作为rf模块的信道序列输出。
实施中，afh信道映射模块进一步用于通过rssi来确定所述信道是否可用。
实施中，afh信道映射模块进一步用于利用在传输过程中没有被占用的传输间隙，通过rssi来确定所述信道是否可用。
实施中，afh信道映射模块进一步用于采用通过模拟信号转换为数字信号后确定的所述rssi。
为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
本发明实施例中还提供了一种信道评估电路，用于上述产生信道频率方法和产生信道频率装置的信道评估电路，用于对信道做评估确定信道是否可用。下面进行说明。
rssi接收单元602，用于将模拟信号的信道质量信号转换为数字信号的信道质量信号；
频率评估单元603，用于对rssi接收单元转换的数字信号的信道质量信号进行采样，并对信道做评估确定信道是否可用。
实施中，rssi接收单元进一步用于根据传输间隙接收rf单元输出的模拟信号的信道质量信号。
rssi接收单元，用于数字信号和模拟信号转变，将指示信号强度的电压信号转换为数字可以采样的数字信号，并接收控制信号，具体工作说明请见下述步骤702；
频率评估单元，用于控制信号输出和数字信号的采样，并通过运算输出平均值。具体工作说明请见下述步骤703、704、705；
待评估信道的数量(也即n，n＝1～79)、模拟滤波的门限值、模拟滤波的带宽、rssi测试次数。
具体的，寄存器配置单元能够最终靠系统总线对信道监测过程的寄存器进行配置，具体工作说明请见下述步骤701。
图7为信道评估电路工作流程示意图，如图所示，信道评估模块用数字电路实现可以包括如下步骤：
具体的，配置待评估信道的数量n值，例如n＝1～79；配置模拟滤波的门限值和带宽配置，带宽决定评估速率和评估周期。配置rssi测试次数；
由于进行rssi接收需要稳定的pll(phaselockedloop，锁相环)，应该要依据蓝牙的传输间隙中使能rssi控制信号前一段时间前打开pll。
rssi信号接收需要利用数据链路，一般的情况下为了节约功耗，数据链路是关闭状态，在蓝牙传输间隙中使能rssi控制信号前一段时间，使能数据接收链路。
rssi数字模块开始采样数据，并根据预先设定的一定算法求出结果值，发中断给软件，把求出的值存入sram(staticrandomaccessmemory，静态随机存取存储器)中。
每次根据不同的信道评估数，选不一样的计算方式，如果仅对某个信道做评估，那么采用算数求和法；如果对多个信道评估，那么一次采样可能评估多个信道，考虑到硬件电路的实现，需要把求和后的值取高位。
综上所述，本发明实施例中提出了信道评估方案及其处理流程，包括信道评估方案和硬件电路装置的实现方案；信道估计结果的更新，用于下次传输时信道频率的选择等。
在本发明实施例中提出的方案中，在通信传输的间隙，利用模拟信号接收的强度信息，对信道质量进行实时评估，提高了信道估计的实时性和精度，用于指导本次传输过程中下次频率和信道的选择，提高了发射机的性能和发送信号的质量，减低了信道对传输信号的干扰。
在本方案中，还通过硬件电路实现，大幅度的提升了运算速度，减低了信道评估的时间，这样做才能够方便在通信传输的间隙中，对信道做评估而不影响数据的正常通信，同时能预先准确判断干扰信号和非干扰信道，大幅度的提升了通信传输的质量。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围以内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
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