相干解調頻移鍵控調制信號的頻率偏移估計系統技術方案

本實用新型專利技術涉及數字無線通訊領域，公開了一種相干解調頻移鍵控調制信號的頻率偏移估計系統，該系統將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信號的頻率調制指數無法準確得到且會隨時間溫度發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。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及數字無線通訊領域，尤其是信號處理領域，具體涉及一種相干解調頻移鍵控調制信號的頻率偏移估計系統。
技術介紹
在數字無線通訊領域，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。這種頻率偏移在數字無線通訊領域是有害的，它可以降低信道估計的準確性、造成誤碼率上升。因此數字無線通訊系統中，接收機通常需要依據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。對于信號調制，分為振幅鍵控ASK、移頻鍵控FSK/GFSK、移相鍵控PSK。基本原理都是用載波信號與數字基帶信號相作用(不同的調制方式，計算公式不同)，在發送的輸出端得到了已經被調制的高頻信號，而在接受端要恢復出原來的數字基帶信號，就需要解調，有兩種解調方式，相干解調和非相干解調方式。兩種解調方式的根本差別在于，相干解調必須要恢復出相干載波，利用這個相干載波和已調制信號作用，得到最初的數字基帶信號，而這個相干載波是和原來在發送端調制該基帶信號的載波信號是同頻率同相位的，而非相干解調不需要恢復出相干載波，所以比相干解調方式要簡單。但是相干解調方式在大多數情況下，解調效果要好些。所謂相干，泛泛地說就是相互同步，相干解調是指利用乘法器，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 )調制后得到彳目號Acos (ω t+Θ )；解調時引入相干(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。因此相干解調需要接收機和載波同步。而非相干解調不使用乘法器，不需要接收機和載波同步。解調方式為非相干解調的情況下，無需準確估計頻率偏移。對于相干解調，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= c(i)eji2*,T+e) + / (/) i=l，2，..,Q這里c(i)代表理想接收信號，fd代表頻率偏移，Θ代表相位偏移，T代表采樣時間間隔，n(i)代表噪聲。由于GFSK/FSK信號的頻率調制指數會以較大誤差偏離其標準值(10%或更高)，此誤差會改變GFSK/FSK信號的相位，進而改變c (i)的取值，現有技術方案很難準確估計頻率偏移。ArrayComm 公司的專利“Method and apparatus for decisiondirecteddemodulation usingantenna arrays and spatial processing，，，技術人Barratt ；Craig H. (Redwood City, CA) ；Farzaneh ；Farhad(San Francisco, CA) ；Parish ；David M(Los Altos，CA)，公開日1998 年 04 月 23 日，公開號W0 98/17037，描述了一種頻率偏移估計的方法，該方法在可能的頻率偏移范圍內先用大跨度粗搜，然后小跨度精搜的順序進行頻率偏移估計。上述方法使用一段已知信號進行頻率偏移估計，其代價函數為實際接收信號與添加探測頻率偏移后理想信號間2的誤差功率。當誤差功率最小時，則使用的探測頻率偏移值即為本次頻率偏移估計的估值。該方法實際工程應用時，需首先在接收信號中估計這段已知信號的位置，增加了該方法實現的復雜度，也增加了異常情況的幾率，即已知信號位置估計錯誤時，該方法的頻率偏移估計結果是錯誤的。本技術則提供一種新的頻率偏移估計系統用以改善或解決上述的問題。
技術實現思路
本技術要解決的技術問題在于提供一種相干解調頻移鍵控調制信號的頻率偏移估計系統，避免了由于GFSK/FSK信號的頻率調制指數無法準確得到且會隨時間溫度發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。本技術通過這樣的技術方案解決上述的技術問題提供一種相干解調頻移鍵控調制信號的頻率偏移估計系統，該系統包括信號發生器、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； 所述信號發生器提供GFSK/FSK信號；所述信號加碼單元在所述信號發生器提供的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X，⑴=fIIR-LpF [X ⑴];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’所產生的相位變化，只留下頻率偏移產生的相位變化的信號 R (N)，R (2N)，…，R (KN)；所述頻率估計器對上述R (N), R (2N)，…，R (KN)進行頻率估計，得到頻率偏移估計值O與現有技術相比較，本技術3具有以下優點本技術將GFSK/FSK信號的前綴信號設計為一串固定長度的{0，1，0，1，...,0,1}碼，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信號的頻率調制指數無法準確得到且會隨時間溫度發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。由于在計算R (N), R (2N),…，R(KN)之前使用無限響應低通濾波器來降低x(i)中的噪聲，并使用具有一定間隔的R (N),R (2N),…，R (KN)組合來估計頻率偏移，能夠以較小的K達到較高的頻率估計精度，從而極大的降低了系統復雜度。另外，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。附圖說明圖1是本技術相干解調頻移鍵控調制信號的頻率偏移估計系統的邏輯示意圖。具體實施方式為使本技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本技術的各實施方式進行詳細的闡述。然而，本領域的普通技術人員可以理解，在本技術各實施方式中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術細節。但是，即使沒有這些技術細節和基于以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現本申請各權利要求所要求保護的技術方案。本技術的第一實施方式涉及相干解調頻移鍵控調制信號的頻率偏移估計系統，如圖1所示，該系統包括信號發生器、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；其中，信號發生器用于提供GFSK/FSK信號；在本實施方式中，為了表述方便，將接收的GFSK/FSK信號表示為X(f) 二 c(/y( 2*,了沾)+ η( )，i=l ,2,-,Q這里c(i)代表理想接收信號，4代表頻率偏移，Θ代表相位偏本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種相干解調頻移鍵控調制信號的頻率偏移估計系統，其特征在于，該系統包括：信號發生器、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；?所述信號發生器提供GFSK/FSK信號；?所述信號加碼單元在所述信號發生器提供的GFSK/FSK信號的前綴設置為固定長度的0和1交替的碼成為前綴信號x(i)，所述信號加碼單元將所述前綴信號x(i)輸出給所述無限響應低通濾波器；?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x“(i)=fIIR?LPF[x(i)]；所述無限響應低通濾波器將所述濾波后的前綴信號輸出給所述前綴信號計算單元；?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‘1’所產生的相位變化，只留下頻率偏移產生的相位變化的信號R（N），R（2N），…，R（KN）；?所述頻率估計器對上述R（N)，R（2N)，…，R（KN)進行頻率估計，得到頻率偏移估計值dest_path_FDA00002518980200011.jpg

【技術特征摘要】
1.一種相干解調頻移鍵控調制信號的頻率偏移估計系統，其特征在于，該系統包括信號發生器、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； 所述信號發生器提供GFSK/FSK信號； 所述信號加碼單元在所述信號發生器提供的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)，所述信號加碼單元將所述前綴信號X(i)輸出給所述無限響應低通濾波器； 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X’ (i) =Wlpf[x(i)l ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：聶宏，
申請(專利權)人：泰凌微電子上海有限公司，
類型：實用新型
國別省市：