[發明專利]一種無線通信網絡的載波頻率同步方法

有效

• 申請號: 201410399956.3
• 申請日: 2014-08-13
• 公開（公告）號: CN104158772B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 陳凌宇;袁艾莎;阮銘清
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L27/26
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司35203
• 代理人: 朱凌

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，尤其涉及無線通信網絡的載波頻率同步的方法。

背景技術

無線組網憑借其無中心、自組織、分布式、多跳轉發以及快速組網等特點被廣泛應用于家庭、辦公、醫療、工業、商店、軍事等多個領域，但在多設備網絡中，會存在多個設備同時向一個設備發送無線信號，接收設備必須同時將多個設備的信息解調處理，由于每個設備使用各自的晶振導致不同設備發送的載波頻率不同，這樣同一設備接收多個頻率的載波容易引起該接收設備性能的惡化，甚至無法解調。目前解決多設備頻偏的補償的方法有許多，比如線性均衡法、統計類方法、自干擾抵消技術等等，普遍具有計算復雜度高，實時性不強，頻譜利用率不高等不足。

發明內容

本發明要解決的技術問題，在于提供一種無線通信網絡的載波頻率同步方法，實現無線組網的環境中全網設備載波頻率趨于一致。

本發明是這樣實現的：一種無線通信網絡的載波頻率同步方法，所述方法是基于多臺設備的無線組網實現的，所述設備為無線通信設備，所述無線組網包括基帶調制解調器、MAC層模塊、頻率調整量計算模塊、頻偏調整模塊和射頻模塊；

所述基帶調制解調器用于完成二進制數據與空中傳輸信號的相互轉換，在解調信號的同時，輸出對接收信號的頻偏估計；

所述MAC層模塊負責設備的信道訪問控制、相鄰設備的發現等功能；

所述頻率調整量計算模塊通過記錄發送信號的設備號和對應的頻偏估計值來計算出設備自身的頻率調整量；

所述頻偏調整模塊負責根據頻率調整量來修正設備自身的發送和接收頻率，該頻偏調整模塊包括一上下變頻器；

所述射頻模塊用于接收和發送信號；

本發明具體包括如下步驟：

步驟1、每臺設備在獨占時刻發送數據包；

步驟2、每臺設備監聽相鄰設備發送的信號，通過MAC層模塊發現相鄰設備的節點號，并由基帶調制解調器采用頻偏估計算法對設備的頻偏值進行估計，得到設備相對其相鄰設備的頻偏估計值并輸出該頻偏估計值到頻率調整量計算模塊；

步驟3、頻率調整量計算模塊根據相鄰設備的節點號和設備的頻偏估計值計算出設備的頻率調整量；

步驟4、頻偏調整模塊根據步驟3中設備的頻率調整量對設備的載波頻率進行修正，該載波頻率由射頻模塊發送；

步驟5、跳轉至步驟2。

進一步的，所述步驟1中的每臺設備在獨占時刻若無可發送的數據包，則發送空數據包。

進一步的，所述步驟2中的頻偏估算法包括基于已知發送序列的最大似然估計類方法、基于信號重復特征的頻偏估計方法或利用鎖相環路的載波恢復方法，頻偏估計方法的選擇應根據信號體制的特征進行選取。

進一步的，所述設備的頻率調整量的計算方法如下：

設f_i(n)為設備i在第n時刻發送或接收的載波頻率值，由步驟2計算得到的該時刻相鄰設備k與設備i的頻偏估計值，即設備k與設備i的頻率差值Δf_ik(n)＝f_k(n)-f_i(n)，則頻率調整量ε_i(n)＝Θ(Δf_ik(n))，Θ是某種函數變換；

進一步的，所述Θ為線性加權函數，得到的頻率調整量為其中，k是i的相鄰設備，ω_k是相應的權值系數。

進一步的，所述進行修正后設備的載波頻率值為：f_i(n+1)＝f_i(n)+ε_i(n)。

進一步的，所述步驟4中的修正是通過調整本地振蕩器的頻率來控制模擬上下變頻器的變頻頻率或利用數字信號處理的方法來調整變頻頻率。

進一步的，所述的利用數字信號處理的方法來調整變頻頻率的這種修正可以在本地振蕩器的頻率固定的情況下實現，具體實現為：將頻率調整量輸入給直接數字式頻率合成器DDS，以產生一頻率的兩路復正弦信號，再將獲得的兩路復正弦信號分別乘以基帶輸入和中頻輸入的基帶信號，獲得修正頻率后的基帶信號。

本發明具有如下優點：本發明通過設備與其相鄰設備間的頻偏估計計算自身的頻率調整量來調整設備的頻率，從而實現各個設備的頻率相互同步，同時，本發明計算量小、結構簡單、易于工程實現。

附圖說明

下面參照附圖結合實施例對本發明作進一步的說明。

圖1為本發明工作原理圖。

圖2為本發明方法執行流程圖。