專利名稱：頻偏估計(jì)與消除方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字無(wú)線通訊領(lǐng)域，尤其是信號(hào)處理領(lǐng)域，具體涉及一種用于通信系統(tǒng)中，低中頻過(guò)零檢測(cè)接收機(jī)所接受信號(hào)的頻偏估計(jì)與消除。
背景技術(shù)：
在電子通信，特別是移動(dòng)通信中，越來(lái)越多地采用相干解調(diào)方法，以提高通信系統(tǒng)的性能。比如在第三代移動(dòng)通信(3rd Generation，簡(jiǎn)稱“3G”)標(biāo)準(zhǔn)之一的寬帶碼分多址(Wideband Code Division Multiple Access,簡(jiǎn)稱“WCDMA”)移動(dòng)通信系統(tǒng)中，基站與移動(dòng)臺(tái)之間的上下行信道均采用了相干解調(diào)的信號(hào)檢測(cè)方法。
相干解調(diào)的前提條件之一是接收端的解調(diào)載波必須與發(fā)送端的調(diào)制載波同頻同相。而在實(shí)際應(yīng)用中，由于各種原因使得接收端的解調(diào)載波不能保證與發(fā)送端的調(diào)制載波保持完全一致。首先，技術(shù)水平和發(fā)射機(jī)、接收機(jī)的體積和成本等條件都限制了收發(fā)兩端本地晶振的精度和穩(wěn)定性等指標(biāo)；其次，對(duì)于移動(dòng)通信的無(wú)線環(huán)境，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的相對(duì)移動(dòng)所引起的多普勒效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間額外的頻率偏差。比如，在3G移動(dòng)通信系統(tǒng)中，當(dāng)相對(duì)移動(dòng)速度達(dá)到120km/h時(shí)，若載波頻率處在2GHz附近，則相應(yīng)地將產(chǎn)生約250Hz的多普勒頻移。這在衛(wèi)星通信中將更加顯著。針對(duì)此，在實(shí)際應(yīng)用中，通常采用頻偏估計(jì)和糾正方法來(lái)糾正由于無(wú)線信道等原因引起的收發(fā)頻率偏差，以適用于相干解調(diào)技術(shù)，提聞系統(tǒng)性能。
在無(wú)線通信環(huán)境中，由于多徑傳播所引起的多徑衰落，將導(dǎo)致無(wú)線信號(hào)的畸變，不但幅度存在大范圍的急劇波動(dòng)，而且會(huì)疊加隨機(jī)相差，這使得當(dāng)前移動(dòng)通信系統(tǒng)，尤其是當(dāng)采用相位調(diào)制技術(shù)時(shí)，如二相鍵調(diào)制(Binary PhaseShift Keying，簡(jiǎn)稱“BPSK”)、四相鍵調(diào)制(Quaternary Phase Shift Keying,簡(jiǎn)稱“QPSK”)，接收信號(hào)的解調(diào)性能對(duì)相位變化非常敏感。因此在當(dāng)前移動(dòng)通信系統(tǒng)中，多采用信道估計(jì)等技術(shù)對(duì)無(wú)線信道傳播引起的相位畸變進(jìn)行準(zhǔn)確估計(jì)和糾正，以提高信號(hào)解調(diào)性能。然而，信道估計(jì)等技術(shù)也要求收發(fā)雙方的頻偏在一定的范圍內(nèi)。事實(shí)上，當(dāng)頻偏較高時(shí)，信道估計(jì)的準(zhǔn)確度和性能將急劇下降。因此，在多徑信道環(huán)境下，也迫切需要頻偏估計(jì)和糾正來(lái)進(jìn)行頻偏糾正，進(jìn)而提高信道估計(jì)準(zhǔn)確度和系統(tǒng)性能。
可見(jiàn)，在無(wú)線 通信系統(tǒng)中，特別是多徑信道環(huán)境下的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，頻偏估計(jì)和糾正方法對(duì)于收發(fā)同步、相干解調(diào)以及信道估計(jì)都是至關(guān)重要的。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種基帶信號(hào)直流偏置與中頻信號(hào)頻率偏移之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)反饋系統(tǒng)，糾正頻率偏移的方法。
本發(fā)明通過(guò)這樣的技術(shù)方案解決上述的技術(shù)問(wèn)題:
提供一種頻偏估計(jì)與消除系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:
接收機(jī)，用以接受基帶信號(hào)；
模數(shù)轉(zhuǎn)換器，接收接收機(jī)接收到的將基帶信號(hào)，并將其的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成單比特信號(hào)X(H)；
過(guò)零檢測(cè)模塊，對(duì)連接并接收模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入的單比特信號(hào)x(n)，并將單比特信號(hào)x(n)數(shù)字信號(hào)的絕對(duì)值進(jìn)行微分，過(guò)零檢測(cè)模塊輸出的信號(hào)y(η)是一串與基帶信號(hào)頻率相關(guān)的脈沖信號(hào)；
抽取濾波器，連接并接收由過(guò)零檢測(cè)模塊輸入的脈沖信號(hào)，并輸出N倍符號(hào)率的信號(hào);
直流檢測(cè)模塊，將抽取濾波器輸入的N倍符號(hào)率的信號(hào)，即經(jīng)由抽取濾波器輸出的信號(hào)，轉(zhuǎn)換成并行的N路I倍符號(hào)率信號(hào)，之后再對(duì)N路信號(hào)同時(shí)進(jìn)行采樣同步和選擇性濾波；
頻偏估計(jì)模塊，將直流檢測(cè)模塊的輸出轉(zhuǎn)換為頻率偏置。
作為一種改進(jìn)，直流檢測(cè)模塊包括采樣同步模塊，用以找出最佳采樣路徑，最佳采樣路徑的信噪比最優(yōu)。
本發(fā)明還提供一種頻偏估計(jì)與消除系統(tǒng)的頻偏估計(jì)方法，該方法包括以下步驟:
提供一接收機(jī)，用以接受基帶信號(hào)；
提供一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將基帶信號(hào)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成單字節(jié)信號(hào)X (η)；
提供一過(guò)零檢測(cè)模塊，對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入的單字節(jié)信號(hào)X (η)的絕對(duì)值進(jìn)行微分，過(guò)零檢測(cè)模塊輸出的信號(hào)y (η)是一串與基帶信號(hào)頻率相關(guān)的脈沖信號(hào)；
提供一抽取濾波器，連接并接收由過(guò)零檢測(cè)模塊輸入的脈沖信號(hào)，并輸出N倍符號(hào)率的信號(hào)；
提供一直流檢測(cè)模塊，將抽取濾波器輸入的N倍符號(hào)率的信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的N路I倍符號(hào)率信號(hào)，之后再對(duì)N路信號(hào)同時(shí)進(jìn)行采樣同步和選擇性濾波；
提供一頻偏估計(jì)模塊，將直流檢測(cè)模塊的輸出轉(zhuǎn)換為頻率偏置。
作為一種改進(jìn),過(guò)零檢測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)的功能如下:y(n) = diff (abs(x(n))),對(duì)輸入的單字節(jié)信號(hào)x(n)的絕對(duì)值微分，過(guò)零檢測(cè)模塊輸出的信號(hào)y(η)是一串與輸入信號(hào)頻率相關(guān)的脈沖信號(hào)。
作為一種改進(jìn)，直流檢測(cè)模塊首先將輸入的N倍符號(hào)率的信號(hào)(即經(jīng)由抽取濾波器輸出的信號(hào))轉(zhuǎn)換成并行的N路I倍符號(hào)率信號(hào)，之后再對(duì)N路信號(hào)同時(shí)進(jìn)行采樣同步和選擇性濾波，串并轉(zhuǎn)換的公式如下:yn(k) = X (n+Nk), η = 1,2...N,其中，x(n+Nk)是經(jīng)由抽取濾波器輸出的信號(hào)，yn(k)是轉(zhuǎn)換之后的并行信號(hào)。
作為一種改進(jìn)，直流檢測(cè)模塊包括采樣同步模塊，用以找出最佳采樣路徑，最佳采樣路徑的信噪比最優(yōu)，其滑動(dòng)相關(guān)算法為:
權(quán)利要求
1.一種頻偏估計(jì)與消除系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括: 接收機(jī)，用以接受基帶信號(hào)； 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，接收接收機(jī)接收到的將基帶信號(hào)，并將其的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成單比特信號(hào)X (η)； 過(guò)零檢測(cè)模塊，對(duì)連接并接收模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入的單比特信號(hào)x(n)，并將單比特信號(hào)X(η)數(shù)字信號(hào)的絕對(duì)值進(jìn)行微分，過(guò)零檢測(cè)模塊輸出的信號(hào)y(n)是一串與基帶信號(hào)頻率相關(guān)的脈沖信號(hào)； 抽取濾波器，連接并接收由過(guò)零檢測(cè)模塊輸入的脈沖信號(hào)，并輸出N倍符號(hào)率的信號(hào)； 直流檢測(cè)模塊，將抽取濾波器輸入的N倍符號(hào)率的信號(hào)，即經(jīng)由抽取濾波器輸出的信號(hào)，轉(zhuǎn)換成并行的N路I倍符號(hào)率信號(hào)，之后再對(duì)N路信號(hào)同時(shí)進(jìn)行采樣同步和選擇性濾波； 頻偏估計(jì)模塊，將直流檢測(cè)模塊的輸出轉(zhuǎn)換為頻率偏置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻偏估計(jì)與消除系統(tǒng)，其特征在于，直流檢測(cè)模塊包括采樣同步模塊，用以找出最佳采樣路徑，最佳采樣路徑的信噪比最優(yōu)。
3.—種權(quán)利要求1所述的頻偏估計(jì)與消除系統(tǒng)的頻偏估計(jì)方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 提供一接收機(jī)，用以接受基帶信號(hào)； 提供一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將基帶信號(hào)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成單字節(jié)信號(hào)x(ri); 提供一過(guò)零檢測(cè)模塊，對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入的單字節(jié)信號(hào)X (η)的絕對(duì)值進(jìn)行微分，過(guò)零檢測(cè)模塊輸出的信號(hào)y(n)是一串與基帶信號(hào)頻率相關(guān)的脈沖信號(hào)； 提供一抽取濾波器，連接并接收由過(guò)零檢測(cè)模塊輸入的脈沖信號(hào)，并輸出N倍符號(hào)率的信號(hào)； 提供一直流檢測(cè)模塊，將抽取濾波器輸入的N倍符號(hào)率的信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的N路I倍符號(hào)率信號(hào)，之后再對(duì)N路信號(hào)同時(shí)進(jìn)行采樣同步和選擇性濾波； 提供一頻偏估計(jì)模塊，將直流檢測(cè)模塊的輸出轉(zhuǎn)換為頻率偏置。
4.一種權(quán)利要求3所述的頻偏估計(jì)方法，其特征在于，過(guò)零檢測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)的功能如下:y(n) = diff (abs(x(n))),對(duì)輸入的單字節(jié)信號(hào)x(n)的絕對(duì)值微分,過(guò)零檢測(cè)模塊輸出的信號(hào)y(n)是一串與輸入信號(hào)頻率相關(guān)的脈沖信號(hào)。
5.一種權(quán)利要求4所述的頻`偏估計(jì)方法，其特征在于，直流檢測(cè)模塊首先將輸入的N倍符號(hào)率的信號(hào)(即經(jīng)由抽取濾波器輸出的信號(hào))轉(zhuǎn)換成并行的N路I倍符號(hào)率信號(hào)，之后再對(duì)N路信號(hào)同時(shí)進(jìn)行采樣同步和選擇性濾波，串并轉(zhuǎn)換的公式如下:yn(k) = x(n+Nk), η=l，2...N，其中，x(n+Nk)是經(jīng)由抽取濾波器輸出的信號(hào)，yn(k)是轉(zhuǎn)換之后的并行信號(hào)。
6.一種權(quán)利要求5所述的頻偏估計(jì)方法，其特征在于，直流檢測(cè)模塊包括采樣同步模塊，用以找出最佳采樣路徑，最佳采樣路徑的信噪比最優(yōu)，其滑動(dòng)相關(guān)算法為: M Statn(k) = ^ xn(k + m) X P(m),n = 1,2, ■ ■ N; k = 1,2,...K m=l 上式中的K為滑動(dòng)相關(guān)的長(zhǎng)度，X為Ibit量化的輸入信號(hào)，P則為本地前導(dǎo)序列，長(zhǎng)度為M，Xn為各并行的第η路I倍符號(hào)率信號(hào)。
7.—種權(quán)利要求6所述的頻偏估計(jì)方法，其特征在于，最佳采樣路徑的判斷方法是首先在各個(gè)路徑中求最值，再比較N個(gè)路徑的結(jié)果。
8.—種權(quán)利要求7所述的頻偏估計(jì)方法，其特征在于，在計(jì)算最佳采樣路徑的同時(shí)，對(duì)N路數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇性濾波。
9.一種權(quán)利要求8所述的頻偏估計(jì)方法，其特征在于，調(diào)頻信號(hào)經(jīng)過(guò)過(guò)零檢測(cè)和抽取濾波器之后，轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的幅度信號(hào)，響應(yīng)的幅度為vIF-v和vIF+v，其中vIF是已知量，將消除了 vIF的數(shù)據(jù)作為選擇性濾波器的輸入，當(dāng)數(shù)據(jù)的符號(hào)位發(fā)生變化，該時(shí)刻前后的數(shù)據(jù)v(k-l)，v(k)表征的就是兩個(gè)調(diào)頻信號(hào)相應(yīng)的幅度值，處理方式為:
10.一種權(quán)利要求9所述的頻偏估計(jì)方法，其特征在于，直流檢測(cè)模塊的輸出通過(guò)頻偏估算模塊轉(zhuǎn)換為頻率偏置，處理方法如下:
全文摘要
本發(fā)明提供一種頻偏估計(jì)與消除系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括接收機(jī)，用以接受基帶信號(hào)；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，連接接收機(jī)并將接收機(jī)接收到的基帶信號(hào)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成單字節(jié)信號(hào)x(n)；過(guò)零檢測(cè)模塊，連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器并將其輸入的單字節(jié)信號(hào)x(n)的絕對(duì)值進(jìn)行微分，過(guò)零檢測(cè)模塊輸出的信號(hào)y(n)是一串與基帶信號(hào)頻率相關(guān)的脈沖信號(hào)；抽取濾波器，連接并接收由過(guò)零檢測(cè)模塊輸入的脈沖信號(hào)，并輸出N倍符號(hào)率的信號(hào)；直流檢測(cè)模塊，將抽取濾波器輸入的N倍符號(hào)率的信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的N路1倍符號(hào)率信號(hào)，之后再對(duì)N路信號(hào)同時(shí)進(jìn)行采樣同步和選擇性濾波；頻偏估計(jì)模塊，將直流檢測(cè)模塊的輸出轉(zhuǎn)換為頻率偏置。
文檔編號(hào)H04L25/03GK103248593SQ20121002887
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2012年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月9日
發(fā)明者金海鵬, 楊中奇 申請(qǐng)人:泰凌微電子(上海)有限公司