[發(fā)明專利]用于FSK信號(hào)相干解調(diào)的一種快速載波同步方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210291022.9
• 申請(qǐng)日: 2012-08-16
• 公開（公告）號(hào): CN102801673A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李宏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州英菲泰爾電子科技有限公司
• 主分類號(hào): H04L27/14
• 分類號(hào): H04L27/14;H04L7/04;H04L25/03;H04L25/02
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于FSK信號(hào)相干解調(diào)的一種快速載波同步方法，屬于無(wú)線通信傳輸技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有的近距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)物理層傳輸技術(shù)中，信息的收發(fā)往往采用以物理層幀為單位，并使用突發(fā)傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行通信。在物理層的幀結(jié)構(gòu)中，幀的開頭都使用事先約定好的幀頭（前導(dǎo)序列/起始序列）給接收機(jī)，表示一個(gè)幀中數(shù)據(jù)部分的開始。接收機(jī)使用特定的電路檢測(cè)該幀頭的出現(xiàn)，并完成和幀中的數(shù)據(jù)開端的同步。在無(wú)線FSK通信中平均的幀長(zhǎng)度僅為約20字節(jié)，由于幀頭僅僅用于幀同步和信號(hào)有無(wú)的檢測(cè)，因此通常使用非相干的解調(diào)方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，眾所周知非相干解調(diào)的方法比相干解調(diào)的方法性能約有3dB的損失，但是由于其無(wú)需對(duì)載波相位進(jìn)行恢復(fù)，使起來(lái)較為簡(jiǎn)單，因此在行業(yè)內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。盡管使用非相干的解調(diào)方式對(duì)載波相位失配不敏感，但是載波頻偏依然會(huì)引起非相干解調(diào)的性能下降，這仍需要額外的電路進(jìn)行補(bǔ)償，以保證頻偏在一定的范圍內(nèi)接收機(jī)性能保持基本恒定。以上可以總結(jié)為：幀頭中含有載波頻偏和相位的信息，但是現(xiàn)有技術(shù)沒有很好地加以提取利用，造成了只能使用非相干解調(diào)這種性能較相干解調(diào)差的接收方法。如果使用相干解調(diào)的方法接收機(jī)將在抗噪聲、抗多徑、傳輸距離和接收靈敏度上都將有明顯提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供用于FSK信號(hào)相干解調(diào)的一種快速載波同步方法。

本發(fā)明提出在接收機(jī)檢測(cè)到幀頭到達(dá)時(shí)，使用本地預(yù)先存儲(chǔ)的幀頭波形對(duì)接收到的幀頭波形進(jìn)行去調(diào)制操作，使用濾波器濾除高頻噪聲，得到一個(gè)相位連續(xù)的單頻信號(hào)，該單頻信號(hào)的頻率和相位即為當(dāng)前的載波頻偏和相位誤差。通過(guò)使用各種可能的單頻信號(hào)頻率和相位估計(jì)的方法，估計(jì)出該段單頻信號(hào)的頻率和相位，得出當(dāng)前幀的載波頻偏和相位誤差。同時(shí)，由于每一次突發(fā)傳輸?shù)膸L(zhǎng)度都非常短，同一幀中載波頻偏和相位可以認(rèn)為沒有改變，因此使用以上估計(jì)出來(lái)的載波頻偏和相位誤差應(yīng)用于當(dāng)前接收幀，可以認(rèn)為做到了載波同步，進(jìn)而可以進(jìn)行相干解調(diào)，以達(dá)到更好的接收性能。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于FSK信號(hào)相干解調(diào)的一種快速載波同步方法，其特征是，包含以下步驟：

1）物理層傳輸過(guò)程中，接收機(jī)在檢測(cè)到采樣信號(hào)的前導(dǎo)序列到達(dá)時(shí)，使用和本地產(chǎn)生或預(yù)先存儲(chǔ)的前導(dǎo)序列波形對(duì)接收到的前導(dǎo)序列波形進(jìn)行去調(diào)制操作，得到一個(gè)相位連續(xù)的單頻信號(hào)；

2）通過(guò)對(duì)單頻信號(hào)頻率和相位估計(jì)的方法估計(jì)出該段單頻信號(hào)的頻率和相位；

3）根據(jù)該估計(jì)值消除接收幀的頻偏和相位，得到載波同步的接收信號(hào)。

使用相干解調(diào)方法對(duì)載波同步的接收信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。

步驟1）中還包含對(duì)去調(diào)制后得到的單頻信號(hào)進(jìn)行濾波的步驟。

對(duì)單頻信號(hào)頻率和相位的估計(jì)和消除接收信號(hào)的載波頻偏和相位偏差的過(guò)程為：

濾波后的單頻信號(hào)被同時(shí)送入前導(dǎo)序列檢測(cè)/同步模塊、載波（頻偏/相位）估計(jì)和糾正模塊；

前導(dǎo)序列檢測(cè)/同步模塊在檢測(cè)到采樣數(shù)據(jù)符合前導(dǎo)序列的特性時(shí)及時(shí)給出前導(dǎo)符號(hào)的同步指示信號(hào)，載波（頻偏/相位）估計(jì)和糾正模塊受該同步指示信號(hào)的控制，從前導(dǎo)序列的剩余符號(hào)中提取頻偏和相位信息，并對(duì)接收信號(hào)的數(shù)據(jù)部分進(jìn)行頻偏和相位的糾正。

載波（頻偏/相位）估計(jì)和糾正模塊的工作步驟為：

接收到的采樣信號(hào)在前導(dǎo)序列檢測(cè)器檢測(cè)到前導(dǎo)序列后，由demux模塊將后續(xù)的前導(dǎo)序列分離出來(lái)，并記為z_n，在前導(dǎo)序列同步信號(hào)的控制下，本地前導(dǎo)序列發(fā)生器產(chǎn)生與z_n序列相對(duì)應(yīng)的本地前導(dǎo)序列采樣信號(hào)的共軛值p_n^*，以上兩個(gè)序列的乘積序列輸入單頻信號(hào)頻率相位估計(jì)模塊，得到頻偏估計(jì)值和相位的估計(jì)值，這兩個(gè)估計(jì)值相加，并和cos/sin查找表生成載波的糾正向量應(yīng)用于接收到的采樣信號(hào)的數(shù)據(jù)部分。

糾正后的接收信號(hào)送至碼片同步模塊進(jìn)行碼片同步后進(jìn)行相干解調(diào)。

本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：

物理層傳輸過(guò)程中，在接收到前導(dǎo)序列后，采用本發(fā)明的方法，充分提取接收到的前導(dǎo)序列中包含的載波頻偏和相位信息，并將該頻偏及相位用于當(dāng)前幀所有接收數(shù)據(jù)的載波頻偏和相位的補(bǔ)償，使得在該接收機(jī)中使用相干解調(diào)成為可能，進(jìn)而提高接收機(jī)的整體接收性能。

附圖說(shuō)明

圖1表示一個(gè)符合IEEE?802.15.4-20062.4G物理層標(biāo)準(zhǔn)的接收器的框圖；

圖2表示載波（頻偏/相位）估計(jì)和糾正模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)，用于估計(jì)和消除接收信號(hào)的載波頻偏和相位偏差。

具體實(shí)施方式