[發明專利]自動頻率控制中的新型載波頻偏抑制方法

在審

• 申請號: 201710349725.5
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107317776A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 錢者鳳;袁富斌
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十研究所
• 主分類號: H04L27/00
• 分類號: H04L27/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及無線電監測領域，具體地，涉及自動頻率控制中的載波頻偏抑制方法。

背景技術

在無線通信體系中，自動頻率控制能夠使本地載波信號的頻率與接收信號的頻率保持同步，在發射信號不穩定時也能進行穩定接收，從而提高抗干擾能力。自動頻率控制需要一種有效的載波頻偏抑制方法，目前已有的載波頻偏抑制方法有基于二階數字鎖相環的頻偏抑制方法，滑窗最大最小值法和滑窗平均值法。基于二階數字鎖相環的頻偏抑制方法主要存在有用信號的低頻分量被濾除、采用FPGA實現時會消耗較多的硬件資源等缺點。滑窗最大最小值法易于FPGA實現，能夠適應更大的頻偏變化率而不會造成信號的明顯損失，適用性更強，但抗干擾能力弱。滑窗平均值法具有計算量小、易于FPGA實現等優點，且抗干擾能力強，估計值更逼近真實值，已有的滑窗平均值法實現自動頻率控制框圖如圖1所示，是在數字鑒相后進行數字鑒頻，然后采用正負分離判決后累加平均的方法計算頻偏估計值，具體實現步驟如下：

第一步，數字鑒相即從下變頻后的I(n)、Q(n)求出當前狀態的瞬時相位

第二步，數字鑒頻即計算相鄰狀態的相位差：

第三步，對采用正負分離判決后累加平均的方法計算出平均估計值y(n)，具體實現框圖如圖2所示；

選擇合適的“+”判決門限和“-”判決門限，大于“+”判決門限的值時頻偏值在累加器(+)中累加，小于“-”判決門限的值時頻偏值在累加器(-)中累加。最后，當達到累加深度時才進行平均值的計算。

從上述分析可以看出，已有的滑窗平均值法需要較多的存儲空間以及累加過程中的位數擴展的不確定性，浪費FPGA資源，不便于工程實現。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種計算方式簡單，易于實現的自動頻率控制中的新型載波頻偏抑制方法。

根據本發明提供的自動頻率控制中的新型載波頻偏抑制方法，包括：

步驟1、從下變頻后的I(n)、Q(n)信號進行數字鑒相，計算當前狀態的瞬時相位

步驟2、計算滑窗兩頭的瞬時相位差除以滑窗長度N求出平均估計值y(n)，

其中N為滑窗長度，在I(n)、Q(n)信號為角度調制信號的狀態下，N＞fs/f0，fs為抽取后采樣率，f0為基帶信號頻率。

優選的，還包括：

步驟3、頻偏Δf＝K*y(n)*fs，K為測試定標值；

步驟4、修改本地載波頻率值為f+Δf，f為解調設置初始頻率。

優選的，當前狀態的瞬時相位

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

本發明只需要數字鑒相，不需要數字鑒頻，不需要判決及滑窗長度為N的數據累加，只需要計算滑窗兩頭的瞬時相位差除以窗長度N即可求出平均估計值y(n)，從而利用y(n)和抽取后采樣率fs計算頻偏Δf，反饋給本地載波，修改本地載波頻率值，實現載波頻偏抑制，從而達到自動頻率控制的目的。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為現有的滑窗平均值估計法實現自動頻率控制框圖；

圖2為現有的正負分離判決后累加平均法框圖；

圖3為本發明提供的新型載波頻偏抑制框圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。

如圖3所示，本發明對滑窗平均值法進行改進，通過算法推導，直接對鑒相后的相位信號進行運算，實現有效的載波頻偏抑制。

自動頻率控制對數字下變頻后的I、Q信號進行數字鑒相，計算出各點的瞬時相位，通過數字鑒頻得到頻率輸出，由于此時的頻率值中還包含有載波頻偏成分，經過載波頻偏抑制算法消除載波頻偏的影響。具體實現步驟及公式推導如下：

從下變頻后的I(n)、Q(n)，求出當前狀態的瞬時相位

反正切可以用CORDIC算法實現，但是直接求arctan()的值求出的信號可能出現波形跳變，嚴重失真，需要相位修正。

求修正序列C(n)：

C(0)＝0

則修正后的相位

計算相鄰狀態的相位差：