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(jì)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(jì)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(jì)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(jī)實(shí)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(jì)的準(zhǔn)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(jī)通常需要依據(jù)上行接收信號進(jìn)行頻率偏移估計(jì)，繼而進(jìn)行頻率偏移補(bǔ) 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(jì)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(fù)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(fù)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(fù)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(jī)和載波同步。而非相干解調(diào)不使用乘法器，不需要接收機(jī)和載波同步。解調(diào)方式為非相干解調(diào)的情況下，無需準(zhǔn)確估計(jì)頻率偏移。對于相干解調(diào)，能大幅提高接收機(jī)的性能，但必須準(zhǔn)確估計(jì)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(jì)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(shè)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(yīng)低通濾波器，上述前綴信號x(i)通過該無限響應(yīng)低通濾波器，經(jīng)過無限響應(yīng)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(jìn)行復(fù)共軛乘法運(yùn)算和累加運(yùn)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(jìn)行頻率估計(jì)，得到頻率偏移估計(jì)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(jì)方法，其特征在于所述對濾波后的前綴信號進(jìn)行復(fù)共軛乘法運(yùn)算的計(jì)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(jì)方法，其特征在于所述無限響應(yīng)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)結(jié)果，Pi為第i步估計(jì)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(jì)方法的頻率偏移估計(jì)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(yīng)低通濾波器、前綴信號計(jì)算單元、頻率估計(jì)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(shè)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(yīng)低通濾波器接收所述前綴信號x(i)，并進(jìn)行濾波得到濾波后的信號χ/ ( ) =fIIE-LPF [χ( )]； 所述前綴信號計(jì)算單元對濾波后的前綴信號進(jìn)行復(fù)共軛乘法運(yùn)算和累加運(yùn)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(jì)器對上述R (N)，R (2Ν)，…，R (KN)進(jìn)行頻率估計(jì)，得到頻率偏移估計(jì)值尤。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的頻率偏移估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于所述前綴信號計(jì)算單元包含復(fù)共軛乘法運(yùn)算子單元和累加運(yùn)算子單元； 所述復(fù)共軛乘法運(yùn)算子單元對濾波后的前綴信號進(jìn)行復(fù)共軛乘法運(yùn)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(diǎn)，ikN=0，I, 2MraL-l決定于可用前綴信號的長度，K為系統(tǒng)復(fù)雜度和估計(jì)精度，從I取到最大精度值，*表示復(fù)共軛，M是與系統(tǒng)復(fù)雜度與估計(jì)精度相關(guān)的修正系數(shù)；所述累加運(yùn)算子單元對經(jīng)過復(fù)共軛乘法運(yùn)算子單元計(jì)算得到的rN(iN)，r2N(i2N)，…，RKNIkn)進(jìn)行加法運(yùn)算
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的頻率偏移估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于所述無限響應(yīng)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(jì)系統(tǒng)，其特征在于所述復(fù)共軛乘法運(yùn)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)方法及系統(tǒng)。在本發(fā)明中，將GFSK/FSK信號的前綴信號設(shè)計(jì)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(jī)可以在無需復(fù)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(zhǔn)確得到且會隨時間溫度發(fā)生變化而在接收端無法準(zhǔn)確復(fù)制理想接收信號c(i)的難題，提高了頻偏估計(jì)的準(zhǔn)確性。此外，通過迭代合并R(N)，R(2N)，…，R(KN)的頻率估計(jì)結(jié)果，可以消除大頻率偏移所造成的相位含混，可以進(jìn)一步提高頻率偏移估計(jì)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