[發明專利]一種用于藍牙接收機的碼元波形頻率偏移補償的方法

在審

• 申請號: 201710353644.2
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN107018106A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 徐志龍;陸小勇;曹承偉;程勇
• 申請（專利權）人: 江陰市創新氣門嘴有限公司
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03;H04L25/06;H04L27/00
• 代理公司: 常州市權航專利代理有限公司32280
• 代理人: 尹英

技術領域

本發明涉及信號處理領域，尤其涉及一種用于藍牙接收機的碼元波形頻率偏移補償的方法。

背景技術

藍牙技術聯盟在2009年12月推出藍牙4.0版本，并在2010年底公布4.0版本的相關數據，并將傳統藍牙技術、低功耗藍牙技術、高速藍牙技術三種規格合為一體。頻率偏移是指收發雙方載波中心頻率的初始偏移。由于實際通信中，收發雙方的射頻性能不同，做到射頻頻率的完全一致是不可能的。因此解調電路中需要設計頻率偏移消除電路。

低功耗藍牙4.0中物理層使用調制指數為0.5的GFSK調制方式，并結合自適應調頻技術在40個信道上隨機調頻。其幀結構由8比特前導碼開始，緊接著是32比特接入地址，之后是PDU和CRC校驗位。由于低功耗藍牙4.0使用GFSK調制，所以傳輸的信息包含在瞬時頻率中，頻率偏移的出現不可避免也是影響信號解調的最大因素之一。

對低功耗藍牙4.0中物理包的接收過程首先是包頭的檢測，由于前導碼和接入地址是已知的，通常使用相關器或者匹配器來檢測接入地址。相關器的另一端為本地存儲的理想前導和接入地址上采樣至采樣速率，當相關器的輸出大于預設的門限就認為以極大的概率檢測到了前導和接入地址。此時根據相關器峰值的位置推斷出前導碼對應的位置，利用統計特性將前導碼相加求和的值視為初始頻偏。由于前導碼的長度比較短，因此這種載波頻偏估計方法的估計值誤差比較大。

發明內容

針對低功耗藍牙前導碼短，可提供給載波頻偏估計和補償的時間短這一技術難點，克服現有技術的不足，本發明提供了一種用時短、高精度的載波頻偏估計與補償算法。

根據上述目的，本發明提供一種用于藍牙接收機的碼元波形頻率偏移補償的方法，所述方法包括：a)對碼元波形執行差分操作，以去除波形中直流量；b)根據預設的前導碼，檢測差分后碼元波形的前導碼；c)計算差分后碼元波形的所述前導碼的過零點；d)從所述過零點開始，對差分后的所述碼元波形進行累加，得到補償后碼元波形。

在一實施例中，所述差分的操作進一步得到對應的單比特數據，所述步驟b)進一步包括：將所述單比特數據與所述預設的前導碼進行匹配操作，若匹配度大于匹配度閾值，則檢測到所述前導碼。

在一實施例中，d)計算所述差分后碼元波形的最大值。

在一實施例中，所述步驟d)進一步包括：將所述差分后碼元波形對應的每一個值按二進制有符號數列出；提取每一個值對應的二進制數的各個位置的比特；將每一個值對應的二進制數的相同位數處的比特，組成為該位數對應的第n位二進制數，其中n代表該比特在每一個值對應的二進制數中的位數；對最高位二進制數取反；將取反后的最高位二進制數和除了最高位二進制數的各第n位二進制數做與運算；e)若所述與運算的結果不全為零，則將該運算結果與其他的第n位二進制數做與運算；循環所述步驟e)，直到所有的第n位二進制數都參與了所述與運算，并得到最終運算結果；所述最終運算結果中為1的位置對應所述最大值的位置。

在一實施例中，所述前導碼為8比特數據。

在一實施例中，所述匹配的步驟進一步包括：對所述差分后碼元波形進行判決，得到判決值；將所述判決值與所述預設的前導碼進行匹配操作。

本發明提供的頻率偏移補償的方法，包括差分、前導碼檢測、檢測后前導碼的過零點計算和波形還原，得到不含頻率偏移量的碼元波形。

附圖說明

圖1示出了頻率偏移對碼元波形的影響；

圖2示出了本發明一個方面的原理框圖；

圖3示出了匹配操作的原理示意圖；

圖4示出了前導碼的過零點位置的波形對應關系圖；

圖5示出了疊加了直流分量的波形圖；

圖6示出了最大值計算的原理框圖；

圖7示出了頻偏補償后modelsim的仿真結果；

圖8示出了使用Quartus II的在線邏輯分析儀進行仿真的結果。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本發明中的技術方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發明保護的范圍。