本發(fā)明屬于無(wú)線通信同步技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種載波頻偏調(diào)節(jié)方法。
背景技術(shù)：
無(wú)線通信中的數(shù)字載波恢復(fù)電路有多種，最常用的有平方環(huán)、costas環(huán)(同相正交環(huán))、判決反饋環(huán)及通用載波恢復(fù)環(huán)等。
Costas環(huán)路是一種閉環(huán)自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)，傳統(tǒng)的模擬Costas環(huán)因存在同相支路與正交支路的不平衡性從而使環(huán)路的性能受到一定的影響，且模擬電路還存在直流零點(diǎn)漂移、難以調(diào)試等缺點(diǎn)，而采用全數(shù)字的實(shí)現(xiàn)方式則可有效地避免這些問(wèn)題。
數(shù)字Costas環(huán)位同步解碼實(shí)際上采用負(fù)反饋的原理，根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)積分和前后時(shí)間上的數(shù)據(jù)積分的值來(lái)檢測(cè)過(guò)零點(diǎn)，并判斷過(guò)零點(diǎn)的數(shù)據(jù)方向。此方法在設(shè)備出于復(fù)雜環(huán)境中時(shí)，如果頻率發(fā)生大幅度偏移，可能會(huì)引起脈沖的誤判，導(dǎo)致解調(diào)失敗。因此在特殊環(huán)境下使用時(shí)具有一定的局限性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種載波頻偏調(diào)節(jié)方法，此方法基于costas環(huán)進(jìn)行頻率偏移調(diào)節(jié)，該方法設(shè)計(jì)靈活，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，資源消耗少，可以應(yīng)對(duì)閱讀器工作在不同反向速率的情況，并可根據(jù)判斷出來(lái)的過(guò)零點(diǎn)之間的距離來(lái)判斷已經(jīng)產(chǎn)生的同步脈沖位置是超前還是滯后，對(duì)后面的脈沖位置進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，對(duì)不同環(huán)境下的輸入信號(hào)都能夠靈活進(jìn)行處理。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
一種載波頻偏調(diào)節(jié)方法，包括如下步驟：
(1)對(duì)反向I/Q兩路數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)積分，根據(jù)當(dāng)前時(shí)間積分差值與前后兩組積分差值的比較，實(shí)時(shí)的判斷出過(guò)零點(diǎn)所在位置；
(2)對(duì)檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)進(jìn)行脈沖時(shí)鐘計(jì)數(shù)，特定頻率下一個(gè)脈沖內(nèi)的時(shí)鐘周期固定，計(jì)數(shù)時(shí)考慮算法自身的10％頻率容差，在此容差范圍內(nèi)沒(méi)有頻偏發(fā)生；
(3)超過(guò)算法自身容差外，根據(jù)協(xié)議規(guī)定反向數(shù)據(jù)頻率允差為-20％～+20％，根據(jù)此數(shù)據(jù)計(jì)算高頻偏和低頻偏環(huán)境下脈沖內(nèi)的時(shí)鐘周期數(shù)，并根據(jù)判定結(jié)果調(diào)整計(jì)數(shù)閾值，調(diào)整閾值后，對(duì)存在長(zhǎng)脈沖的情況下可以及時(shí)的進(jìn)行正確判斷，產(chǎn)生長(zhǎng)脈沖期間的同步脈沖信號(hào)；
(4)通過(guò)判斷每一個(gè)同步脈沖所對(duì)應(yīng)的輸入碼元的極性輸出最終的抑制載波的數(shù)字信號(hào)。
進(jìn)一步的，所述步驟(1)包括對(duì)于I路和Q路的反向數(shù)據(jù)，分別設(shè)計(jì)生成一個(gè)當(dāng)前時(shí)間的數(shù)據(jù)正交積分和前后兩組數(shù)據(jù)正交積分，并在遠(yuǎn)端生成一個(gè)同相積分，I/Q兩路積分器同時(shí)輸出積分值，根據(jù)積分絕對(duì)值及正負(fù)方向檢測(cè)過(guò)零點(diǎn)并判斷數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)方向。
進(jìn)一步的，檢測(cè)過(guò)零點(diǎn)方法包括三組正交積分差值分別取絕對(duì)值，如果中間位置是過(guò)零點(diǎn)，則對(duì)三組均取絕對(duì)值后，其前后兩組積分差值必定都大于中間那組積分差值，且同步積分縮小相應(yīng)倍數(shù)后必定也大于中間那組積分差值。
進(jìn)一步的，檢測(cè)過(guò)零點(diǎn)方法包括判斷前后兩組正交積分差值的符號(hào)位，如果符號(hào)相反，判斷出現(xiàn)過(guò)零點(diǎn)。
進(jìn)一步的，判斷數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)方向包括
如果同步積分差值為正，且前一次向下翻轉(zhuǎn)，則此次為上升沿過(guò)零點(diǎn)，提取出載波符號(hào)數(shù)字值為1；
如果同步積分差值為負(fù)，且前一次向上翻轉(zhuǎn)，則此次為下降沿過(guò)零點(diǎn)，提取出載波符號(hào)數(shù)字值為0。
進(jìn)一步的，所述步驟(3)是根據(jù)判斷出來(lái)的過(guò)零點(diǎn)之間的距離來(lái)判斷已經(jīng)產(chǎn)生的同步脈沖位置是超前還是滯后，對(duì)后面的脈沖位置進(jìn)行調(diào)整。
一種同相正交型數(shù)字鎖相環(huán)，應(yīng)用了權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的載波頻偏調(diào)節(jié)的方法。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的一種載波頻偏調(diào)節(jié)方法具有以下優(yōu)勢(shì)：本發(fā)明同時(shí)采用前后時(shí)間上的多個(gè)滑動(dòng)窗口進(jìn)行數(shù)據(jù)積分，在同步脈沖到來(lái)的前后多個(gè)時(shí)鐘同時(shí)進(jìn)行脈沖長(zhǎng)度判斷，實(shí)時(shí)地判斷出與實(shí)際頻率之間的偏移差值；根據(jù)實(shí)際偏移量進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的閾值調(diào)整，從而有效的拓寬了可解調(diào)的頻率范圍；本發(fā)明所采取的方法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)能力強(qiáng)，資源消耗少，可以靈活地應(yīng)對(duì)不同的反向時(shí)鐘頻率，并針對(duì)不同的環(huán)境因素實(shí)時(shí)測(cè)得數(shù)據(jù)的偏移情況，拓寬接收信號(hào)的頻率容差值，對(duì)不同輸入信號(hào)具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。
附圖說(shuō)明
構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的一種載波頻偏調(diào)節(jié)方法的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
本發(fā)明的具體實(shí)施例為依據(jù)本發(fā)明的方法設(shè)計(jì)一個(gè)高動(dòng)態(tài)范圍的同相正交型數(shù)字鎖相環(huán)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜環(huán)境下的全速率反向接收信號(hào)進(jìn)行載波提取，實(shí)現(xiàn)對(duì)接收信號(hào)的精確解調(diào)。
以下是高動(dòng)態(tài)范圍同相正交型數(shù)字鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)步驟：如圖1所示
(1)I路和Q路輸入碼元信號(hào)首先進(jìn)入各路的積分器，進(jìn)行對(duì)應(yīng)積分并檢測(cè)過(guò)零點(diǎn)，判斷數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)方向。
對(duì)于I路和Q路的反向數(shù)據(jù)，分別設(shè)計(jì)生成一個(gè)當(dāng)前時(shí)間的數(shù)據(jù)正交積分和前后兩組數(shù)據(jù)正交積分，并在遠(yuǎn)端生成一個(gè)同相積分。I/Q兩路積分器同時(shí)輸出積分值，根據(jù)積分絕對(duì)值及正負(fù)方向檢測(cè)過(guò)零點(diǎn)并判斷數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)方向。具體可有兩種方法實(shí)現(xiàn)：
第一種方法，可以對(duì)三組正交積分差值分別取絕對(duì)值，如果中間位置是過(guò)零點(diǎn)，則對(duì)三組均取絕對(duì)值后，其前后兩組積分差值必定都大于中間那組積分差值，且同步積分縮小相應(yīng)倍數(shù)后必定也大于中間那組積分差值。
第二種方法，判斷前后兩組正交積分差值的符號(hào)位，如果符號(hào)相反，也可以判斷出現(xiàn)過(guò)零點(diǎn)。
滿足以上2個(gè)條件之一，則可認(rèn)為找到過(guò)零點(diǎn)位置，標(biāo)記過(guò)零點(diǎn)標(biāo)識(shí)。通過(guò)判斷同步積分差值的符號(hào)位，與前一個(gè)過(guò)零點(diǎn)的翻轉(zhuǎn)方向，判斷出此次過(guò)零點(diǎn)的翻轉(zhuǎn)方向，提取出載波符號(hào)。具體判斷方法如下：
1.如果同步積分差值為正，且前一次向下翻轉(zhuǎn)，則此次為上升沿過(guò)零點(diǎn)，提取出載波符號(hào)數(shù)字值為1；
2.如果同步積分差值為負(fù)，且前一次向上翻轉(zhuǎn)，則此次為下降沿過(guò)零點(diǎn)，提取出載波符號(hào)數(shù)字值為0；
在完成I/Q路的載波符號(hào)之后，再根據(jù)I/Q路選擇配置，最終確定出對(duì)應(yīng)的載波符號(hào)值。
(2)根據(jù)IQ路數(shù)據(jù)選擇配置及IQ路積分對(duì)應(yīng)的信號(hào)幅度進(jìn)行數(shù)據(jù)選擇，并對(duì)最終選擇的某路數(shù)據(jù)檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)進(jìn)行脈沖時(shí)鐘計(jì)數(shù)，特定頻率下一個(gè)脈沖內(nèi)的時(shí)鐘周期固定，計(jì)數(shù)時(shí)考慮算法自身的10％頻率容差，即在此容差范圍內(nèi)均認(rèn)為沒(méi)有頻偏發(fā)生。
(3)超過(guò)算法自身容差外，根據(jù)協(xié)議規(guī)定反向數(shù)據(jù)頻率允差為-20％～+20％，根據(jù)此數(shù)據(jù)計(jì)算高頻偏和低頻偏環(huán)境下脈沖內(nèi)的時(shí)鐘周期數(shù)，并根據(jù)判定結(jié)果調(diào)整計(jì)數(shù)閾值。調(diào)整閾值后，對(duì)存在長(zhǎng)脈沖的情況下可以及時(shí)的進(jìn)行正確判斷，產(chǎn)生長(zhǎng)脈沖期間的同步脈沖信號(hào)。
Costas環(huán)位同步是根據(jù)判斷出來(lái)的過(guò)零點(diǎn)之間的距離來(lái)判斷已經(jīng)產(chǎn)生的同步脈沖位置是超前還是滯后，對(duì)后面的脈沖位置進(jìn)行調(diào)整。
Costas環(huán)位同步解碼可以根據(jù)判斷出來(lái)的過(guò)零點(diǎn)之間的距離(前導(dǎo)碼前面均勻翻轉(zhuǎn)部分的過(guò)零點(diǎn))，來(lái)判斷恢復(fù)出的載波脈沖位置是否產(chǎn)生了頻率偏移。一般而言，如果產(chǎn)生了高頻偏(Tpri值變小)，我們判斷出的過(guò)零點(diǎn)之間的時(shí)間差會(huì)偏小，反之如果產(chǎn)生了低頻偏，我們判斷出的過(guò)零點(diǎn)之間的時(shí)間差會(huì)偏大。
實(shí)際速率下兩個(gè)過(guò)零點(diǎn)之間(一個(gè)電平周期)對(duì)采樣周期計(jì)數(shù)，最多可以計(jì)數(shù)的個(gè)數(shù)是固定的。實(shí)際應(yīng)用中允許10％左右的容差，我們認(rèn)為在過(guò)零點(diǎn)之間有-10％～+10％個(gè)采樣周期均認(rèn)為頻偏控制在正常范圍內(nèi)。
如果判斷有連續(xù)N組相鄰過(guò)零點(diǎn)(N值可在實(shí)際應(yīng)用中靈活調(diào)節(jié))之間的距離都在高頻偏區(qū)間內(nèi)，則認(rèn)為一直維持高頻偏現(xiàn)象，此時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖寬度計(jì)數(shù)器的閾值，對(duì)后面的數(shù)據(jù)進(jìn)行頻偏校正，并輸出同步信號(hào)。
由于解調(diào)時(shí)每遇到一個(gè)過(guò)零點(diǎn)，則解出一個(gè)數(shù)字信號(hào)電平0或1，同時(shí)輸出一個(gè)同步信號(hào)(可以理解為數(shù)字有效信號(hào))。但實(shí)際情況中，可能會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)連續(xù)高電平或兩個(gè)連續(xù)的低電平，這時(shí)我們?nèi)绻侔凑者^(guò)零點(diǎn)輸出同步信號(hào)的話，就會(huì)丟失數(shù)據(jù)。為了防止此情況的產(chǎn)生，引入時(shí)間閾值。如果超過(guò)一個(gè)半電平周期仍未判斷到過(guò)零點(diǎn)，我們也認(rèn)為已經(jīng)有一個(gè)有效電平出現(xiàn)，輸出同步信號(hào)，并輸出解調(diào)的數(shù)字電平值(與前一個(gè)相同，并未發(fā)生跳變)。
(4)通過(guò)判斷每一個(gè)同步脈沖所對(duì)應(yīng)的輸入碼元的極性輸出最終的抑制載波的數(shù)字信號(hào)。
本發(fā)明提供的這種變換形式的costas環(huán)算法，能夠在有效數(shù)據(jù)恢復(fù)的同時(shí)，對(duì)特殊環(huán)境下的頻偏進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，提高了閱讀器的識(shí)讀靈敏度。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。