[發明專利]頻偏估計與消除方法及系統

有效

• 申請號: 201210028872.X
• 申請日: 2012-02-09
• 公開（公告）號: CN103248593B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 金海鵬;楊中奇
• 申請（專利權）人: 泰凌微電子（上海）有限公司
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03;H04L25/06
• 代理公司: 上海晨皓知識產權代理事務所(普通合伙)31260
• 代理人: 盧剛

技術領域

本發明涉及數字無線通訊領域，尤其是信號處理領域，具體涉及一種用于通信系統中，低中頻過零檢測接收機所接受信號的頻偏估計與消除。

背景技術

在電子通信，特別是移動通信中，越來越多地采用相干解調方法，以提高通信系統的性能。比如在第三代移動通信(3rd Generation，簡稱“3G”)標準之一的寬帶碼分多址(Wideband Code Division Multiple Access，簡稱“WCDMA”)移動通信系統中，基站與移動臺之間的上下行信道均采用了相干解調的信號檢測方法。

相干解調的前提條件之一是接收端的解調載波必須與發送端的調制載波同頻同相。而在實際應用中，由于各種原因使得接收端的解調載波不能保證與發送端的調制載波保持完全一致。首先，技術水平和發射機、接收機的體積和成本等條件都限制了收發兩端本地晶振的精度和穩定性等指標；其次，對于移動通信的無線環境，發射機和接收機的相對移動所引起的多普勒效應會導致發射機和接收機之間額外的頻率偏差。比如，在3G移動通信系統中，當相對移動速度達到120km/h時，若載波頻率處在2GHz附近，則相應地將產生約250Hz的多普勒頻移。這在衛星通信中將更加顯著。針對此，在實際應用中，通常采用頻偏估計和糾正方法來糾正由于無線信道等原因引起的收發頻率偏差，以適用于相干解調技術，提高系統性能。

在無線通信環境中，由于多徑傳播所引起的多徑衰落，將導致無線信號的畸變，不但幅度存在大范圍的急劇波動，而且會疊加隨機相差，這使得當前移動通信系統，尤其是當采用相位調制技術時，如二相鍵調制(Binary PhaseShift Keying，簡稱“BPSK”)、四相鍵調制(Quaternary Phase Shift Keying，簡稱“QPSK”)，接收信號的解調性能對相位變化非常敏感。因此在當前移動通信系統中，多采用信道估計等技術對無線信道傳播引起的相位畸變進行準確估計和糾正，以提高信號解調性能。然而，信道估計等技術也要求收發雙方的頻偏在一定的范圍內。事實上，當頻偏較高時，信道估計的準確度和性能將急劇下降。因此，在多徑信道環境下，也迫切需要頻偏估計和糾正來進行頻偏糾正，進而提高信道估計準確度和系統性能。

可見，在無線通信系統中，特別是多徑信道環境下的移動通信系統中，頻偏估計和糾正方法對于收發同步、相干解調以及信道估計都是至關重要的。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于提供一種基帶信號直流偏置與中頻信號頻率偏移之間的對應關系，通過反饋系統，糾正頻率偏移的方法。

本發明通過這樣的技術方案解決上述的技術問題：

提供一種頻偏估計與消除系統，該系統包括：

接收機，用以接受基帶信號；

模數轉換器，接收接收機接收到的將基帶信號，并將其的模擬信號轉變成單比特信號x(n)；

過零檢測模塊，對連接并接收模數轉換器輸入的單比特信號x(n)，并將單比特信號x(n)數字信號的絕對值進行微分，過零檢測模塊輸出的信號y(n)是一串與基帶信號頻率相關的脈沖信號；

抽取濾波器，連接并接收由過零檢測模塊輸入的脈沖信號，并輸出N倍符號率的信號；

直流檢測模塊，將抽取濾波器輸入的N倍符號率的信號，即經由抽取濾波器輸出的信號，轉換成并行的N路1倍符號率信號，之后再對N路信號同時進行采樣同步和選擇性濾波；

頻偏估計模塊，將直流檢測模塊的輸出轉換為頻率偏置。

作為一種改進，直流檢測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。

本發明還提供一種頻偏估計與消除系統的頻偏估計方法，該方法包括以下步驟：

提供一接收機，用以接受基帶信號；

提供一模數轉換器，將基帶信號的模擬信號轉變成單字節信號x(n)；

提供一過零檢測模塊，對模數轉換器輸入的單字節信號x(n)的絕對值進行微分，過零檢測模塊輸出的信號y(n)是一串與基帶信號頻率相關的脈沖信號；

提供一抽取濾波器，連接并接收由過零檢測模塊輸入的脈沖信號，并輸出N倍符號率的信號；

提供一直流檢測模塊，將抽取濾波器輸入的N倍符號率的信號轉換成并行的N路1倍符號率信號，之后再對N路信號同時進行采樣同步和選擇性濾波；

提供一頻偏估計模塊，將直流檢測模塊的輸出轉換為頻率偏置。