專利名稱：相干解調(diào)頻移鍵控調(diào)制信號的頻率偏移估計方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字無線通訊領(lǐng)域，尤其是信號處理領(lǐng)域，具體涉及一種相干解調(diào)頻移鍵控調(diào)制信號的頻率偏移估計方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在數(shù)字無線通訊領(lǐng)域，頻率偏移估計是常用的信號處理方法之一。由于基站與移動臺，或移動臺與移動臺之間的載波頻率不可能絕對相等，因此接收機實際接收信號與期望的接收信號間存在一個較為固定的頻率偏移。這種頻率偏移在數(shù)字無線通訊領(lǐng)域是有害的，它可以降低信道估計的準確性、造成誤碼率上升。因此數(shù)字無線通訊系統(tǒng)中，接收機通常需要依據(jù)上行接收信號進行頻率偏移估計，繼而進行頻率偏移補 償，以消除頻率偏移所帶來的種種有害影響。對于信號調(diào)制，分為振幅鍵控ASK、移頻鍵控FSK/GFSK、移相鍵控PSK?；驹矶际怯幂d波信號與數(shù)字基帶信號相作用(不同的調(diào)制方式，計算公式不同)，在發(fā)送的輸出端得到了已經(jīng)被調(diào)制的高頻信號，而在接受端要恢復出原來的數(shù)字基帶信號，就需要解調(diào)，有兩種解調(diào)方式，相干解調(diào)和非相干解調(diào)方式。兩種解調(diào)方式的根本差別在于，相干解調(diào)必須要恢復出相干載波，利用這個相干載波和已調(diào)制信號作用，得到最初的數(shù)字基帶信號，而這個相干載波是和原來在發(fā)送端調(diào)制該基帶信號的載波信號是同頻率同相位的，而非相干解調(diào)不需要恢復出相干載波，所以比相干解調(diào)方式要簡單。但是相干解調(diào)方式在大多數(shù)情況下，解調(diào)效果要好些。所謂相干，泛泛地說就是相互同步，相干解調(diào)是指利用乘法器，輸入一路與載頻相干(同頻同相)的參考信號與載頻相乘。比如原始彳目號A與載頻cos (ω t+Θ )調(diào)制后得到彳目號Acos (ω t+Θ )；解調(diào)時引入相干(同頻同相)的參考信號cos ( t+ Θ )，則得到Acos ( ω t+Θ ) cos ( ω t+Θ )利用積化和差公式可以得到A*l/2* [cos ( ω t+ θ + ω t+ θ ) +cos ( ω t+ θ - ω t— θ )]=Α*1/2* [cos (2 ω t+2 θ ) +cos (O)]=A/2*[cos(2cot+2 θ )+1]=A/2+A/2cos (2 ω t+2 θ )利用低通濾波器將高頻信號cos (2 ω t+2 θ )濾除，即得原始信號A。因此相干解調(diào)需要接收機和載波同步。而非相干解調(diào)不使用乘法器，不需要接收機和載波同步。解調(diào)方式為非相干解調(diào)的情況下，無需準確估計頻率偏移。對于相干解調(diào)，能大幅提高接收機的性能，但必須準確估計頻率偏移。我們將接收的GFSK/FSK信號表示為
權(quán)利要求
1.一種相干解調(diào)頻移鍵控調(diào)制信號的頻率偏移估計方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 提供GFSK/FSK信號； 將提供的GFSK/FSK信號的前綴設置為固定長度的O和I交替的碼，成為前綴信號x(i)； 提供一無限響應低通濾波器，上述前綴信號x(i)通過該無限響應低通濾波器，經(jīng)過無限響應低通濾波器后的信號為濾波后的信號X' (i)=fIIE-LPF[x(i)]； 對濾波后的前綴信號進行復共軛乘法運算和累加運算，得到一組消除了前綴信號中‘0’和‘I’所產(chǎn)生的相位變化，只留下頻率偏移產(chǎn)生的相位變化的信號R (N),R (2N),…，R (KN)； 對上述R (N)，R (2N)，…，R (KN)進行頻率估計，得到頻率偏移估計值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的相干解調(diào)頻移鍵控調(diào)制信號的頻率偏移估計方法，其特征在于所述對濾波后的前綴信號進行復共軛乘法運算的計算式如下
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的相干解調(diào)頻移鍵控調(diào)制信號的頻率偏移估計方法，其特征在于所述無限響應低通濾波器的截止頻率低于GFSK/FSK信號的帶寬。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的相干解調(diào)頻移鍵控調(diào)制信號的頻率偏移估計方法，其特征在 于作為采樣速率相較GFSK/FSK碼元速率的倍數(shù)L的一個因子N的取值通過|/rfmax| <來決定，其中fd max為GFSK/FSK信號的最大可能頻率偏移，T為采樣時間間隔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的相干解調(diào)頻移鍵控調(diào)制信號的頻率偏移估計方法，其特征在于在高信噪比時N值大于低信噪比時的N值。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的相干解調(diào)頻移鍵控調(diào)制信號的頻率偏移估計方法，其特征在于通過以下迭代來合并R(N)，R(2N)，-,R(KN)的頻率偏移估計結(jié)果fd{l) = —^—angle[R(N)}\ d 2πΝΤ 6 L v J 從i=2開始到i = N : p = nf 廣例耶■ -iNx cmgl4_R(N)l\， ;-..,.、cmgle[R{iN)] -2πρ, L 0) 二 afd 0-1) + (1-a) s \^ c iN 其中，l(i)為第i步的頻率偏移估計結(jié)果，Pi為第i步估計過程中使用的一個中間變量，a為一個大于O但小于I的常數(shù)。
7.一種使用如權(quán)利要求I所述的相干解調(diào)頻移鍵控調(diào)制信號的頻率偏移估計方法的頻率偏移估計系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括信號發(fā)生器、信號加碼單元、無限響應低通濾波器、前綴信號計算單元、頻率估計器； 所述信號發(fā)生器用于提供GFSK/FSK信號； 所述信號加碼單元在提供的GFSK/FSK信號的前綴設置為固定長度的O和I交替的碼成為前綴信號x(i)； 所述無限響應低通濾波器接收所述前綴信號x(i)，并進行濾波得到濾波后的信號χ/ ( ) =fIIE-LPF [χ( )]； 所述前綴信號計算單元對濾波后的前綴信號進行復共軛乘法運算和累加運算，得到一組消除了前綴信號中‘0’和‘I’所產(chǎn)生的相位變化，只留下頻率偏移產(chǎn)生的相位變化的信號 R (N)，R (2Ν)，…，R (KN)； 所述頻率估計器對上述R (N)，R (2Ν)，…，R (KN)進行頻率估計，得到頻率偏移估計值尤。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的頻率偏移估計系統(tǒng)，其特征在于所述前綴信號計算單元包含復共軛乘法運算子單元和累加運算子單元； 所述復共軛乘法運算子單元對濾波后的前綴信號進行復共軛乘法運算 rN(iN) =x; (WN)Iix' (i0+iN)]* γ2ν( 2ν) =x； (i0+i2N+2N) [X' (i0+i2N)]* Γκν( κν) =x； (io+ira+KN) [X' (i0+iKN)]*其中，L為采樣速率相較GFSK/FSK碼元速率的倍數(shù)，N是L的一個因子，i0是可用前綴信號的起點，ikN=0，I, 2MraL-l決定于可用前綴信號的長度，K為系統(tǒng)復雜度和估計精度，從I取到最大精度值，*表示復共軛，M是與系統(tǒng)復雜度與估計精度相關(guān)的修正系數(shù)；所述累加運算子單元對經(jīng)過復共軛乘法運算子單元計算得到的rN(iN)，r2N(i2N)，…，RKNIkn)進行加法運算
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的頻率偏移估計系統(tǒng)，其特征在于所述無限響應低通濾波器的截止頻率低于GFSK/FSK信號的帶寬。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的頻率偏移估計系統(tǒng)，其特征在于所述復共軛乘法運算子單元中作為采樣速率相較GFSK/FSK碼元速率的倍數(shù)L的一個因子N的取值通過|//max| <來決定，其中fd max為GFSK/FSK信號的最大可能頻率偏移，T為采樣時間間隔。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的頻率偏移估計系統(tǒng)，其特征在于在高信噪比時N值大于低信噪比時的N值。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的頻率偏移估計系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)還包括消除相位含混單元，該單元通過迭代來合并R(N)，R(2N)，-,R(KN)的頻率估計結(jié)果
全文摘要
本發(fā)明涉及數(shù)字無線通訊領(lǐng)域，公開了一種相干解調(diào)頻移鍵控調(diào)制信號的頻率偏移估計方法及系統(tǒng)。在本發(fā)明中，將GFSK/FSK信號的前綴信號設計為一串固定長度的0和1交替的碼，通過此前綴碼的使用讓接收機可以在無需復制理想接收信號c(i)情況下，將c(i)從x(i)中完全除掉，從而避免了由于GFSK/FSK信號的頻率調(diào)制指數(shù)無法準確得到且會隨時間溫度發(fā)生變化而在接收端無法準確復制理想接收信號c(i)的難題，提高了頻偏估計的準確性。此外，通過迭代合并R(N)，R(2N)，…，R(KN)的頻率估計結(jié)果，可以消除大頻率偏移所造成的相位含混，可以進一步提高頻率偏移估計的精度。
文檔編號H04L25/03GK102655491SQ201210144850
公開日2012年9月5日 申請日期2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月10日
發(fā)明者聶宏 申請人:泰凌微電子(上海)有限公司