[發明專利]多載波擴頻通信的載波頻率誤差估算和補償系統及方法

有效

• 申請號: 201310581115.X
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN103595683B
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 羅高涌;葉楚安;黃大強
• 申請（專利權）人: 深圳市金頻科技有限公司
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04B1/7097
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 黃磊

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，具體涉及無線多載波擴頻通信系統，特別是涉及載波頻率誤差的估算和補償。

背景技術

無線信道具有頻率選擇性衰減的特性和受多路徑效應影響，在現有的無線通信技術中，為了克服上述問題，主要采用多載波調制技術，即正交頻分復用技術和擴頻技術相結合，即采用多載波擴頻通信系統來實現數據傳輸。然而目前現有的多載波擴頻通信系統的技術方案雖然具有較高的調制效率，達到令人滿意的傳輸速率，但是正交頻分多路復用的收信機構復雜，要求的協議亦復雜，構建的成本高昂，而且同時由于正交頻分多路復用采用快速傅立葉變換來實現，其與載波間頻率間隔固定且達到最小，如果由于發射機和接收機之間產生相對運動而引起多普勒效應以及時鐘偏差而導致載波頻率產生任何誤差，載波頻率會失去正交性而產生較大的載波間干擾，使通信系統的可靠性和適應性難以令人滿意。為了在多載波擴頻通信系統中，克服由于載波頻率誤差帶來的性能下降的問題，開發載波頻率誤差的估算并作相應的補償是必要的，但目前開發出的方法均具有較高的計算復雜度，難以在實時通信系統中真正實現。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，本發明提供一種多載波擴頻通信的載波頻率誤差估算和補償系統，該系統具有較高的適應性和低復雜程度。

本發明的另一目的在于，提供一種多載波擴頻通信的載波頻率誤差估算和補償方法。

為了達到上述第一目的，本發明采用以下技術方案：

本發明的多載波擴頻通信的載波頻率誤差估算和補償系統，包括通信設備A、通信設備B與通信設備C，通信設備B通過多載波擴頻調制解調器將待發送或接收到的數據進行處理發送至通信設備A和C或接收來自通信設備A和C的并經過多載波擴頻調制解調器處理的數據。

所述通信設備A或通信設備C都包括一個信號發射裝置和一個信號接收裝置，

所述信號發射裝置，用于將編碼后的數據進行擴頻調制，再將擴頻的信號做滿足正交條件的多載波調制并經無線信道發送至信號接收裝置；

所述信號接收裝置；用于對接收的信號依次做頻率分離、誤差估算和補償，然后進行解擴和信號解調，最后獲得解碼數據。

所述信號發射裝置包括依次連接的編碼器、擴頻調制單元和載波調制單元；

所述編碼器，用于對數據進行編碼；

所述擴頻調制單元，用于將編碼器編碼后的數據進行擴頻調制；

所述載波調制單元，用于將擴頻的信號做滿足正交條件的多載波調制并經無線信道發送至信號接收裝置。

所述信信號接收裝置由依次連接的載波頻率分離器、載波頻率誤差估算和補償、解擴單元和數據解調器、解碼器；

所述載波分離器，用于對接收的各子載波做頻率分離；

載波頻率誤差估算和補償、解擴單元，用于對分離后的數據進行誤差估算、補償和解擴；

所述數據解調器，用于對數據進行信號解調；

所述解碼器，用于解碼并獲得解碼數據。

為了達到上述第二目的，本發明采用以下技術方案：

一種多載波擴頻通信的載波頻率誤差估算和補償系統的方法，

在信號發射裝置中，執行下述步驟：

S1、由所述的擴頻調制單元將編碼器編碼后的各信道碼元數據做擴頻處理；

S2、由所述的載波調制單元調整線頻率間距、子載波間頻率間距和子載波頻率，并將擴頻信號s(t)經無線信道發送至接收端；

在信號接收裝置中，執行下述步驟：

S3、由所述的接收信號得到碼元數據信號r(t)；

S4、所述的載波頻率分離器進行快速傅立葉變換，將碼片數據r(t)轉換為頻域信號，再按下式V）將各子載波進行頻率分離，

式V）中，R(f)是r(t)的傅立葉變換值，R_i(f)↑^N為第i個子載波信號作N次上采樣的傅立葉變換值，R_i(f)↓_N為為第i個子載波信號作N次下采樣的傅立葉變換值；

S5、所述的載波頻率誤差估算和補償將載波頻率分離后的子載波信號在在頻域上計算N個PN碼信號的相位(每一個PN碼信號均在相同的峰值位置的相位值),并利用得到的N-1個相位差的平均值來估算第i個子載波信號的載波頻率誤差ε_i，

S6、所述的解擴單元將分離后的經過載波頻率誤差估算和補償的頻域信號與各子載波的擴頻偽隨機二進制碼元信號作自相關處理，