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

有效

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• 申請日: 2012-08-16
• 公開（公告）號: CN102801673A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李宏
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州英菲泰爾電子科技有限公司
• 主分類號: H04L27/14
• 分類號: H04L27/14;H04L7/04;H04L25/03;H04L25/02
• 代理公司: 南京縱橫知識產(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信號相干解調(diào)的一種快速載波同步方法，屬于無線通信傳輸技術(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，表示一個幀中數(shù)據(jù)部分的開始。接收機使用特定的電路檢測該幀頭的出現(xiàn)，并完成和幀中的數(shù)據(jù)開端的同步。在無線FSK通信中平均的幀長度僅為約20字節(jié)，由于幀頭僅僅用于幀同步和信號有無的檢測，因此通常使用非相干的解調(diào)方式對數(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，但是由于其無需對載波相位進(jìn)行恢復(fù)，使起來較為簡單，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)方式對載波相位失配不敏感，但是載波頻偏依然會引起非相干解調(diào)的性能下降，這仍需要額外的電路進(jìn)行補償，以保證頻偏在一定的范圍內(nèi)接收機性能保持基本恒定。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)問題是提供用于FSK信號相干解調(diào)的一種快速載波同步方法。

本發(fā)明提出在接收機檢測到幀頭到達(dá)時，使用本地預(yù)先存儲的幀頭波形對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，得到一個相位連續(xù)的單頻信號，該單頻信號的頻率和相位即為當(dāng)前的載波頻偏和相位誤差。通過使用各種可能的單頻信號頻率和相位估計的方法，估計出該段單頻信號的頻率和相位，得出當(dāng)前幀的載波頻偏和相位誤差。同時，由于每一次突發(fā)傳輸?shù)膸L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，因此使用以上估計出來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)問題，本發(fā)明提供一種用于FSK信號相干解調(diào)的一種快速載波同步方法，其特征是，包含以下步驟：

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

2）通過對單頻信號頻率和相位估計的方法估計出該段單頻信號的頻率和相位；

3）根據(jù)該估計值消除接收幀的頻偏和相位，得到載波同步的接收信號。

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

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

對單頻信號頻率和相位的估計和消除接收信號的載波頻偏和相位偏差的過程為：

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

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

載波（頻偏/相位）估計和糾正模塊的工作步驟為：

接收到的采樣信號在前導(dǎo)序列檢測器檢測到前導(dǎo)序列后，由demux模塊將后續(xù)的前導(dǎo)序列分離出來，并記為z_n，在前導(dǎo)序列同步信號的控制下，本地前導(dǎo)序列發(fā)生器產(chǎn)生與z_n序列相對應(yīng)的本地前導(dǎo)序列采樣信號的共軛值p_n^*，以上兩個序列的乘積序列輸入單頻信號頻率相位估計模塊，得到頻偏估計值和相位的估計值，這兩個估計值相加，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的數(shù)據(jù)部分。

糾正后的接收信號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償，使得在該接收機中使用相干解調(diào)成為可能，進(jìn)而提高接收機的整體接收性能。

附圖說明

圖1表示一個符合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）估計和糾正模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)，用于估計和消除接收信號的載波頻偏和相位偏差。

具體實施方式