CN105791179A - 采样频偏补偿装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种采样频偏补偿装置和方法。所述采样频偏补偿装置包括：锁相环，用于根据从所述时域信号中获取的导频信号生成频偏估计参考信号；采样频偏估计模块，用于根据所述频偏估计参考信号估计所述时域信号的采样频偏信号；采样频偏补偿模块，用于根据所述采样频偏估计模块所估计的采样频偏对所述时域信号进行采样频偏补偿。本发明实施例提供的采样频偏补偿装置和方法实现了对立体声调频广播信号的采样频偏的准确补偿。

Description

采样频偏补偿装置和方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种采样频偏补偿装置和方法。

背景技术

尽管数字***无线接收装置的使用率在提高，频率调制(Frequencymodulatin,FM)接收机仍很流行，而且越来越多地出现于手机及其它电子手持装置中。在众多的FM接收机中，立体声FM广播接收机是最为常见的一种FM接收机。

对于单声道FM广播来说，发射信号只占30Hz至15KHz的频段，在此频段内发射不区分左右声道的单声道广播信号。参见图1，在30Hz至15KHz的频段内，立体声FM广播发射的信号是左声道信号与右声道信号的和信号11。因此若采用单声道接收机接收立体声广播信号，实际接收的是左右声道的和信号11。除了承载上述和信号以外，立体声广播信号还包括19KHz的导频信号13，以及承载左声道信号与右声道信号的差信号12。所述差信号12分布在23KHz至53KHz的频段内，并且是双边带抑制载波(Doublesidebandsuppressedcarrier，DSBSC)信号。在接收机侧，接收到上述和信号11和差信号12以后，就可以完整的恢复原始的左声道信号和右声道信号。

FM接收机的目的就是向用户提供高保真的声音或音乐。但是，实际应用中，因为产生采样频率的晶体振荡器的温度漂移，以及噪声的影响，采样频率常常出现一些频率偏差。如果采样频率偏差太大，FM接收机输出的声音或音乐就有可能失真，导致用户体验恶化。然而，传统的FM接收机并没有能够完全消除采样频率偏差，造成用户收听立体声FM广播的体验很差。

发明内容

本发明实施例提供一种采样频偏补偿装置和方法，以实现对立体声调频广播信号的采样频偏进行准确补偿。

第一方面，本发明实施例提供了一种采样频偏补偿装置，所述装置包括：

锁相环，用于根据从所述时域信号中获取的导频信号生成频偏估计参考信号；

采样频偏估计模块，用于根据所述频偏估计参考信号估计所述时域信号的采样频偏信号；

采样频偏补偿模块，用于根据所述采样频偏估计模块所估计的采样频偏对所述时域信号进行采样频偏补偿。

第二方面，本发明实施例还提供了一种采样频偏补偿方法，所述方法包括：

根据从接收的时域信号中获取的导频信号生成频偏估计参考信号；

根据所述频偏估计参考信号估计所述时域信号的采样频偏信号；

根据所述采样频偏信号对所述时域信号进行采样频偏补偿。

本发明实施例提供的采样频偏补偿装置和方法，根据从时域信号中获取的导频信号生成频偏估计参考信号，通过获取的所述频偏估计参考信号估计所述时域信号的采样频偏信号，并对所述时域信号的采样频偏信号进行补偿，实现了对立体声调频广播信号的采样频偏的准确补偿。

附图说明

图1是现有技术提供的立体声FM广播调制前信号的频谱图；

图2是本发明第一实施例提供的采样频偏补偿装置的结构示意图；

图3是本发明第二实施例提供的采样频偏补偿装置的结构示意图；

图4是本发明第二实施例提供的采样频偏补偿装置中带通滤波器的频谱图；

图5是本发明第二实施例提供的采样频偏补偿装置中时域转频域模块的结构示意图；

图6是本发明第三实施例提供的采样频偏补偿装置中锁相环的结构示意图；

图7是本发明第三实施例提供的采样频偏补偿装置中低通滤波器的结构示意图；

图8是本发明第三实施例提供的采样频偏补偿装置中环路滤波器的结构示意图；

图9是本发明第四实施例提供的采样频偏补偿装置中采样频偏估计模块的结构示意图；

图10是本发明第六实施例提供的采样频偏补偿装置中采样频偏补偿方法的流程图；

图11是本发明第七实施例提供的采样频偏补偿装置中采样频偏补偿方法的流程示意图；

图12是本发明第七实施例提供的采样频偏补偿装置中频域信号转换的流程示意图；

图13是本发明第七实施例提供的采样频偏补偿装置中频偏估计参考信号生成的流程示意图；

图14是本发明第七实施例提供的采样频偏估计的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供的采样频偏补偿装置应用于立体声FM广播接收机中，用于对立体声FM广播接收机中的采样频偏进行校正。

第一实施例

参见图2，所述采样频偏补偿装置包括：锁相环21、采样频偏估计模块22以及采样频偏补偿模块23。

立体声FM广播的发射信号，也就是立体声FM广播接收机所接收到的信号是一个模拟信号。然而，为了能够利用通用的数字平台对所述立体声FM广播的发射信号进行处理，从发射信号中解调出高质量的立体声音频信号，在所述立体声广播接收机的射频前端采用高频的采样信号对所接收到的信号进行采样。在对所接收到的信号进行采样以后，在离散时间域对所接收到的信号进行处理。

但是，由于干扰、噪声等因素，对接收到的信号进行采样的采样信号经常发生频偏，造成对接收到的信号进行采样的结果不准确，进而难以从接收到的信号中高质量的恢复出立体声音频信号。本实施例提供的技术方案即用于解决上述技术问题。

所述锁相环21用于根据从时域信号中获取的导频信号生成频偏估计参考信号。

所述导频信号是从所述立体声FM广播的接收信号，也就是时域信号中提取出来的导频信号。所述导频信号是一个单频信号。具体的，所述导频信号的频率为19kHz。

参见图1，所述立体声FM广播调制前的原始信号中包含一个频率为19kHz的导频信号13。在所述调制前的信号中添加所述导频信号13的目的在于辅助实现对左声道信号和右声道信号之间的差信号12的解调。得到所述时域信号对应的频域信号后，利用带通滤波器22从所述频域信号中提取所述导频信号13。

具体的，所述锁相环21通过对输入的导频信号进行频率及相位跟踪而生成频偏估计参考信号。与所述导频信号相同，所述频偏估计参考信号也是一个单频信号。一般情况下，所述频偏估计参考信号的频率高于所述导频信号的频率。并且，所述频偏估计参考信号的相位与所述导频信号的相位保持同步。

进一步的，所述锁相环21包括乘法器、低通滤波器、第一环路滤波器以及数控振荡器。

所述采样频偏估计模块22用于根据所述频偏估计参考信号估计所述时域信号的采样频偏信号。

由于所述频偏估计参考信号的相位与所述导频信号的相位之间保持同步，所以可以利用所述频偏估计参考信号的半周期起始点来估计所述时域信号的采样频偏。

所述采样频偏补偿模块23用于根据所述采样频偏信号对所述时域信号进行采样频偏补偿。

具体的，所述采样频偏补偿模块23根据所述采样频偏估计模块22所估计的采样频偏对所述时域信号重新确定采样时间点，从而对所述时域信号进行采样频偏补偿。

本实施例通过利用锁相环根据提取的导频信号生成频偏估计参考信号，利用所述采样频偏估计模块根据所述频偏估计参考信号估计所述时域信号的采样频偏信号，以及利用所述采样频偏补偿模块根据所述采样频偏信号对所述时域信号的采样频偏进行补偿，从而实现了对所述时域信号的采样频偏的准确补偿。

第二实施例

本实施例在上述实施例的基础上提供了采样频偏补偿装置的一种技术方案。除了锁相环33，采样频偏估计模块35以及采样频偏补偿模块36以外，该技术方案包括：时域转频域模块31、带通滤波器32以及样本同步模块34。

参见图3，所述采样频偏补偿装置包括：时域转频域模块31、带通滤波器32、锁相环33、样本同步模块34、采样频偏估计模块35以及采样频偏补偿模块36。

所述时域转频域模块31用于将输入的时域信号转换为频域信号。

所述时域转频域模块31用于将立体声FM广播接收机接收到的时域信号，也就是立体声FM广播的发射信号转换为频域信号。

一般的，采样后的立体声FM广播的发射信号具有式(1)的形式：

其中，T为采样周期，ω₀为立体声FM广播的发射信号的角频率，θ₀为立体声FM广播的发射信号的相位，f(kT)为被调制的音频信号，也就是立体声FM广播调制前的信号，K_f为求和系数，φ_FM(kT)为所述立体声FM广播的发射信号。

经过对所述立体声FM广播的发射信号的时域至频域转换，即得到了频域信号f(kT)。

优选的，可以通过对所述时域信号执行坐标旋转数字计算(Coordinaterotationaldigitalcomputer，CORDIC)以及相位差分而获得频域信号。

所述带通滤波器32用于从所述频域信号中获取设定频率的导频信号。

图4示出了所述带通滤波器的频谱特性。参见图4，在19kHz频点附近为所述带通滤波器32的通频带，其他频谱部分为所述带通滤波器32的抑制带。通过所述带通滤波器32之后，所述频域信号中包含的其他频率成分被滤除，仅有频率为19kHz的导频信号被保留了下来。优选的，所述带通滤波器32具有窄带特性。

需要说明的是所述19kHz，是指对接收到的信号进行采样前的对应的模拟信号的频率。

所述锁相环33用于根据输入的导频信号生成频偏估计参考信号。

所述样本同步模块34用于获取所述频偏估计参考信号的半周期起始点。

优选的，可以通过计算预存的频偏估计参考信号的样本与实时采集到的频偏估计参考信号之间的互相关函数获取所述频偏估计参考信号的半周期起始点。

具体的，可以在存储器中存储所述频偏估计参考信号的半周期样本。当产生了所述频偏估计参考信号之后，计算所述频偏估计参考信号的半周期样本与所述频偏估计参考信号之间的互相关函数，最后将所述互相关函数取值最大的时间点作为所述频偏估计参考信号的半周期起始点。

所述采样频偏估计模块35用于根据所述样本同步模块34获取的所述半周期起始点估计所述时域信号的采样频偏信号。

所述采样频偏补偿模块36用于根据所述采样频偏估计模块35所估计的采样频偏对所述时域信号进行采样频偏补偿。

本实施例通过在采样频偏补偿装置内设置时域转频域模块、带通滤波器、锁相环、样本同步模块、采样频偏估计模块以及采样频偏补偿模块，从频域信号中提取导频信号，根据所述导频信号生成频偏估计参考信号，利用所述频偏估计参考信号估计所述时域信号的采样频偏，最后对所述采样频偏进行补偿，从而对立体声FM广播信号的采样频偏进行了准确的补偿，有效降低了立体声FM广播信号的接收误码率。

示例性的，参见图5，所述时域转频域模块31包括：相位获取单元51及差分单元52。

所述相位获取单元51用于根据反正切求解法或CORDIC法获取所述时域信号的相位。

所述差分单元52用于对所述相位进行差分，以获取所述频域信号。

第三实施例

本实施例在上述实施例的基础上提供了锁相环的一种技术方案，该技术方案包括：乘法器61、低通滤波器63、第一环路滤波器64、累加器65以及数控振荡器66。

参见图6，所述乘法器61用于将获取的导频信号与同频的参考信号相乘。

所述与导频信号同频的参考信号与所述导频信号相差π/2的相位。若所述导频信号为19kHz的正弦信号，则所述参考信号为19kHz的余弦信号。所述导频信号与所述参考信号相乘的关系由式(2)给出：

$\mathrm{\θ}\left(\mathrm{kT}\right)=\sin (\mathrm{\ωkT}+\mathrm{\α})\·\cos (\mathrm{\ωkT}+\mathrm{\β})=\frac{1}{2}[\sin (2\mathrm{\ωkT}+\mathrm{\α}+\mathrm{\β})+\sin (\mathrm{\α}-\mathrm{\β})]---\left(2\right)$

其中，ω为所述导频信号的角频率，α为所述导频信号的相位，β为所述参考信号的相位，T为所述导频信号及所述参考信号的采样间隔时间，sin(ωkT+α)为kT时刻的所述导频信号，cos(ωkT+β)为kT时刻的所述参考信号，θ(kT)为kT时刻所述导频信号与所述参考信号相乘后的信号。

由式(2)可以得知，θ(kT)包含一个角频率为2ω的信号，以及一个不随时间变化的直流信号。将角频率为2ω的信号称为高频信号，而将所述直流信号称为低频信号。

所述低通滤波器63用于滤除所述乘法器的输出信号中的高频信号。

所述低通滤波器63的通频带处于频谱的低频部分，而抑制带处于频谱的高频部分，因此可以将所述乘法器的输出信号中的高频信号滤除。

需要说明的是，所述低通滤波器63的截止频率不能高于所述高频信号的频率，也就是式(2)中角频率2ω对应的频率。

所述第一环路滤波器64用于对所述低通滤波器63过滤后的信号进行环路滤波，得到低频信号。

为了消除所述锁相环21输出信号中的干扰信号以及噪声的影响，对所述低通滤波器63过滤后的信号进行环路滤波。

所述累加器65用于对所述低频信号进行累加，当累加结果值达到阈值时，生成触发信号。

具体的，所述累加步长由式(3)给出：

$\mathrm{step}\_\mathrm{value}=2\mathrm{\π}\×\frac{f_d}{f_s}---\left(3\right)$

在式(3)中，step_value为所述累加器65的累加步长，fd为所述导频信号的频率，fs为所述时域信号的采样频率。

所述数控振荡器66用于根据所述触发信号生成所述频偏估计参考信号。

当所述数控振荡器66接收到所述累加器65输出的触发信号时，所述数控振荡器66输出所述频偏估计参考信号。具体的，所述数控振荡器66在接收到所述触发信号时，输出具有余弦形式的频偏估计参考信号。

优选的，所述锁相环33还包括一个两倍放大器62。所述两倍放大器62用于对从所述乘法器61中输入的信号进行两倍放大，以补偿式(3)中所述乘法器61输出信号中1/2的系数。

本实施例通过乘法器将所述导频信号与同频的参考信号相乘，利用低通滤波器对相乘后的信号进行低通滤波，利用环路滤波器对经过低通滤波的信号进行环路滤波，对环路滤波后生成的低频信号进行累加，并在累加结果达到累加步长时输出频偏估计参考信号，完成了对所述导频信号的相位跟踪，生成了具有准确相位的频偏估计参考信号。

示例性的，所述低通滤波器63进一步包括：第一乘法器71、第一加法器72、第二乘法器73、第二加法器74以及第一延时单元75。

参见图7，所述第一乘法器71用于将所述低通滤波器63的输入信号与第一控制因子相乘，并将相乘的结果信号输入至所述第二加法器74。其中，所述第一控制因子的取值在0至1之间。所述第一控制因子的取值变化可以用于控制所述低通滤波器63的带宽。

所述第一加法器72用于将所述第一控制因子与逻辑1信号相加，并将相加的结果输出至所述第二乘法器73。

所述第二乘法器73用于将所述第一加法器72的输出值与延时后的所述低通滤波器63的输出值相乘，并将相乘的结果输出值所述第二加法器74

所述第二加法器74用于将所述第一乘法器71与所述第二乘法器73的输出结果相加，得到所述低通滤波器63的输出值。

所述第一延时单元75用于对所述低通滤波器63的输出值进行延时处理，并将延时后的所述低通滤波器63的输出值输出至所述第二乘法器73。

示例性的，所述第一环路滤波器64进一步包括：第三乘法器81、第三加法器82以及第二延时单元83。

参见图8，所述第三乘法器81用于将所述第一环路滤波器64的输入信号与第二控制因子相乘，并将相乘的结果输出至第三加法器82。其中，所述第二控制因子的取值在0至1之间。并且，所述第二控制因子用于控制所述环路滤波器64的计算精度和收敛速度。

所述第三加法器82用于将从所述第三乘法器81输入的相乘信号与经过延时的所述第一环路滤波器64的输出信号相加，以生成所述第一环路滤波器64的输出信号。

所述第二延时单元83用于对所述第一环路滤波器64的输出信号进行延时处理，并将延时后的所述第一环路滤波器64的输出信号输出给所述第三加法器82。

第三实施例

本实施例在上述实施例的基础上提供了采样频偏估计模块的一种技术方案。

参见图9，该技术方案包括：定时误差检测单元91、第二环路滤波器92以及定时误差处理单元93。

所述定时误差检测单元91具体用于检测所述时域转频域模块31接收的时域信号的定时误差，得到定时误差信号。

具体的，所述定时误差检测单元91根据式(4)确定所述时域信号的定时误差：

E[k]＝{y_f[kT+T/2]-y_f[(k-1)T+T/2]}×y_f[kT](4)

其中，y_f[kT+T/2]为kT+T/2时刻的频偏估计参考信号，y_f[(k-1)T+T/2]为(k-1)T+T/2时刻的频偏估计参考信号，y_f[kT]为kT时刻的频偏估计参考信号，E[kT]为kT时刻的所述定时误差信号。

所述第二环路滤波器92用于对所述定时误差信号进行环路滤波。

由于由所述定时误差检测单元91检测的定时误差信号可能存在误差，所以需要对所述定时误差信号进行平滑处理。具体的，对所述定时误差信号进行平滑处理的方式为对所述定时误差信号进行环路滤波。

示例性的，所述第二环路滤波器92依据式(5)对所述定时误差信号进行环路滤波。

E_loop[k]＝E_loop[k-1]+G×E[k](5)

其中，E[k]为k时刻的定时误差信号，G为增益系数，E_loop[k]为k时刻的所述第二环路滤波器92对所述定时误差信号进行环路率滤波得到的信号，E_loop[k-1]为k-1时刻的所述第二环路滤波器92对所述定时误差信号进行环路滤波得到的信号。

所述定时误差处理单元93用于对进行环路滤波得到的信号进行反相及限幅，输出根据所述频偏估计参考信号估计的采样频偏信号。

具体的，所述定时误差处理单元93可以包括根据式(6)执行的反相处理，以及对上述求差处理的结果信号的限幅处理。

E_out＝C-E_loop(6)

在式(6)中，C为常数，E_loop为所述第二环路滤波器92对所述定时误差信号进行环路滤波得到的信号，E_out为所述求差处理的结果信号。可以理解的是，通过式(6)中示出的求差计算，由于C为常数，得到的E_out信号与E-loop信号之间的相位相反，也即完成了对进行环路滤波得到的信号的反相处理。

本实施例通过根据所述频偏估计参考信号计算所述时域信号的定时误差，对得到的定时误差信号进行环路滤波，以及对环路滤波后的信号进行进一步的反相及限幅，得到了对所述时域信号的采样频偏的准确估计。

第四实施例

本实施例在上述实施例的基础上提供了采样频偏补偿模块的一种技术方案。在该技术方案中，所述采样频偏补偿模块利用插值滤波的方式，实现对所述时域信号的采样频偏的补偿。

优选的，所述采样频偏补偿模块为一个插值滤波器。所述插值滤波器根据式(7)对所述时域信号的采样频偏进行补偿。

y_out(m)＝y(m)+p_f×[y(m+1)-y(m)](7)

其中，y_out(m)为所述差值滤波器输出的第m时刻的时域样本信号，y(m)与y(m+1)分别为所述差值滤波器在第m时刻与第m+1时刻输入的时域样本信号，而p_f为所述采样频偏估计模块获取的采样频偏信号的小数部分。

进一步的，所述时域样本信号为对所述时域信号进行采样的采样时间点的时间。

本实施例根据所述采样频偏估计模块所估计的采样频偏信号对所述时域信号进行插值滤波，从而对所述时域信号的采样频率进行了准确的补偿。

第五实施例

本实施例提供的采样频偏补偿方法有上述采样频偏补偿装置实现。

参见图10，所述采样频偏补偿方法包括：操作101至103。

操作101，根据从所述时域信号中获取的导频信号生成频偏估计参考信号。

所述导频信号是包含在所述时域信号中的一个单频信号，主要用于辅助对所述左声道信号和所述右声道信号之间的差信号进行解调。优选的，利用锁相环对所述导频信号进行相位跟踪，从而生成所述频偏估计参考信号。

操作102，根据所述频偏估计参考信号估计所述时域信号的采样频偏信号。

优选的，可以根据获取的所述频偏估计参考信号的半周期起始点来估计所述时域信号的采样频偏信号。

操作103，根据所述采样频偏信号对所述时域信号进行采样频偏补偿。

得到所述采样频偏信号以后，根据所述采样频偏信号对所述时域信号的采样频偏进行补偿。优选的，通过重新确定所述时域信号的采样时间点来对所述时域信号进行采样频偏补偿。

本实施例通过根据从所述时域信号中获取的导频信号生成频偏估计参考信号，根据所述频偏估计参考信号估计所述时域信号的采样频偏信号，以及根据所述采样频偏信号对所述时域信号进行采样频偏补偿，从而实现了对立体声FM广播的时域信号的采样频偏的准确补偿。

第五实施例

本实施例以上述实施例为基础，给出了采样频偏补偿方法的另一种技术方案。本技术方案中，在生成所述频偏估计参考信号之前，将接收的时域信号转换为频域信号；从所述频域信号中获取设定频率的导频信号；在生成所述频偏估计参考信号之后，估计所述采样频偏信号之前，获取所述频偏估计参考信号的半周期起始点；则根据所述频偏估计参考信号估计所述时域信号的采样频偏信号包括：根据所述半周期起始点估计所述时域信号的采样频偏信号。

参见图11，所述采样频偏补偿方法包括：操作111至操作116。

操作111，将接收的时域信号转换为频域信号。

所述立体声FM接收机接收到的为时域信号。在接收到上述时域信号之后，将所述时域信号转换为频域信号。

操作112，从所述频域信号中获取设定频率的导频信号。

所述频域信号中包含一个频率为19kHz的单频导频信号。在获得所述频域信号以后，从所述频域信号中获取所述导频信号。优选的，通过带通滤波从所述频域信号中获取所述导频信号。

操作113，根据获取的导频信号生成频偏估计参考信号。

获取所述导频信号以后，根据所述导频信号生成频偏估计参考信号。优选的，利用锁相环对所述导频信号进行相位跟踪，从而生成所述频偏估计参考信号。

操作114，获取所述频偏估计参考信号的半周期起始点。

具体的，通过计算预存的频偏估计参考信号的半周期样本与所述频偏估计参考信号的互相关函数，并将所述互相关函数取最大值的时间点作为所述频偏估计参考信号的半周期起始点。

操作115，根据所述半周期起始点估计所述时域信号的采样频偏信号。

操作116，根据所述采样频偏对所述时域信号进行采样频偏补偿。

示例性的，参见图12，将接收的时域信号转换为频域信号包括：操作121及操作122。

操作121，根据反正切求解法或坐标旋转数字计算CORDIC法获取所述时域信号的相位。

操作122，对所述相位进行差分，以获取所述频域信号。

示例性的，参见图13，根据获取的导频信号生成频偏估计参考信号包括：

操作131，将获取的导频信号与同频的参考信号相乘。

操作132，滤除相乘的输出信号中的高频信号。

操作133，对过滤后的信号进行环路滤波，得到低频信号。

操作134，对所述低频信号进行累加，当累加结果值达到阈值时，生成触发信号。

操作135，根据所述触发信号生成所述频偏估计参考信号。

示例性的，参见图14，根据所述半周期起始点估计所述时域信号的采样频偏包括：

操作141，检测接收的时域信号的定时误差，得到定时误差信号。

操作142，对所述定时误差信号进行环路滤波。

操作143，对进行环路滤波得到的信号进行反相及限幅，输出根据所述频偏估计参考信号估计的采样频偏信号。

本实施例通过将接收的时域信号转换为频域信号，从所述频域信号中获取设定频率的导频信号，根据获取的导频信号生成频偏估计参考信号，获取所述频偏估计参考信号的半周期起始点，根据所述半周期起始点估计所述时域信号的采样频偏，根据所述采样频偏对所述时域信号进行采样频偏补偿，实现了对立体声调频广播信号的采样频偏的准确补偿。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (19)

1.一种采样频偏补偿装置，其特征在于，包括：

锁相环，用于根据从所述时域信号中获取的导频信号生成频偏估计参考信号；

采样频偏估计模块，用于根据所述频偏估计参考信号估计所述时域信号的采样频偏信号；

采样频偏补偿模块，用于根据所述采样频偏估计模块所估计的采样频偏对所述时域信号进行采样频偏补偿。

2.根据权利要求1所述的采样频偏补偿装置，其特征在于，还包括：

时域转频域模块，用于将接收的时域信号转换为频域信号；

带通滤波器，用于从所述频域信号中获取设定频率的导频信号；

则所述锁相环用于根据所述带通滤波器获取的导频信号生成频偏估计参考信号。

3.根据权利要求2所述的采样频偏补偿装置，其特征在于，还包括：

样本同步模块，用于获取所述频偏估计参考信号的半周期起始点；

则所述采样频偏估计模块用于根据所述样本同步模块获取的所述半周期起始点估计所述时域信号的采样频偏信号。

4.根据权利要求3所述的采样频偏补偿装置，其特征在于，所述时域转频域模块包括：

相位获取单元，用于根据反正切求解法或坐标旋转数字计算CORDIC法获取所述时域信号的相位；

差分单元，用于对所述相位进行差分，以获取所述频域信号。

5.根据权利要求3所述的采样频偏补偿装置，其特征在于，所述锁相环包括：

乘法器，用于将获取的导频信号与同频的参考信号相乘；

低通滤波器，用于滤除所述乘法器的输出信号中的高频信号；

第一环路滤波器，用于对所述低通滤波器过滤后的信号进行环路滤波，得到低频信号；

累加器，用于对所述低频信号进行累加，当累加结果值达到阈值时，生成触发信号；

数控振荡器，用于根据所述触发信号生成所述频偏估计参考信号。

6.根据权利要求5所述的采样频偏补偿装置，其特征在于，所述累加器的累加步长为：

$\mathrm{step}\_\mathrm{value}=2\mathrm{\π}\×\frac{f_d}{f_s}$

其中，step_value为所述累加器的累加步长，f_d为所述导频信号的频率，f_s为所述时域信号的采样频率。

7.根据权利要求3所述的采样频偏补偿装置，其特征在于，所述样本同步模块用于将接收到的频偏估计参考信号，与预存的频偏估计参考信号样本进行互相关，并将互相关值最大的时间点，作为所述频偏估计参考信号的半周期起始点。

8.根据权利要求3所述的采样频偏补偿装置，其特征在于，所述采样频偏估计模块包括：

定时误差检测单元，用于检测所述时域转频域模块接收的时域信号的定时误差，得到定时误差信号；

第二环路滤波器，用于对所述定时误差信号进行环路滤波；

定时误差处理单元，用于对进行环路滤波得到的信号进行反相及限幅处理，根据处理结果及所述频偏估计参考信号估计所述采样频偏信号。

9.根据权利要求8所述的采样频偏补偿装置，其特征在于，所述定时误差检测单元得到的所述定时误差信号为：

E[k]＝{y_f[kT+T/2]-y_f[(k-1)T+T/2]}×y_f[kT]

其中，y_f[kT+T/2]为kT+T/2时刻的频偏估计参考信号，y_f[(k-1)T+T/2]为(k-1)T+T/2时刻的频偏估计参考信号，y_f[kT]为kT时刻的频偏估计参考信号，E[kT]为kT时刻的所述定时误差信号。

10.根据权利要求8所述的采样频偏补偿装置，其特征在于，所述第二环路滤波器对所述定时误差信号进行环路滤波得到的信号为：

E_loop[k]＝E_loop[k-1]+G×E[k]

其中，E[k]为k时刻的定时误差信号，G为增益系数，E_loop[k]为k时刻的所述第二环路滤波器对所述定时误差信号进行环路率滤波得到的信号，E_loop[k-1]为k-1时刻的所述第二环路滤波器对所述定时误差信号进行环路滤波得到的信号。

11.根据权利要求8所述的采样频偏补偿装置，其特征在于，所述定时误差处理单元输出的所述采样频偏信号为：

E_out＝C-E_loop

其中，C为常数，E_loop为所述第二环路滤波器对所述定时误差信号进行环路滤波得到的信号，E_out为所述采样频偏信号。

12.根据权利要求3所述的采样频偏补偿装置，其特征在于，所述采样频偏补偿模块为插值滤波器。

13.根据权利要求12所述的采样频偏补偿装置，其特征在于，所述插值滤波器输出信号为：

y_out[m]＝y[m]+p_f×{y[m+1]-y[m]}

其中，p_f为所述采样频偏信号的小数部分，y[m]为m时刻的时域信号，y[m+1]为m+1时刻的时域信号，y_out[m]为所述差值滤波器的输出信号。

14.一种采样频偏补偿方法，其特征在于，包括：

根据从接收的时域信号中获取的导频信号生成频偏估计参考信号；

根据所述频偏估计参考信号估计所述时域信号的采样频偏信号；

根据所述采样频偏信号对所述时域信号进行采样频偏补偿。

15.根据权利要求14所述的采样频偏补偿方法，其特征在于，还包括：

在生成所述频偏估计参考信号之前，将接收的时域信号转换为频域信号；

从所述频域信号中获取设定频率的导频信号。

16.根据权利要求15所述的采样频偏补偿方法，其特征在于，还包括：

在生成所述频偏估计参考信号之后，估计所述采样频偏信号之前，获取所述频偏估计参考信号的半周期起始点；

则根据所述频偏估计参考信号估计所述时域信号的采样频偏信号包括：

根据所述半周期起始点估计所述时域信号的采样频偏信号。

17.根据权利要求16所述的采样频偏补偿方法，其特征在于，将接收的时域信号转换为频域信号包括：

根据反正切求解法或坐标旋转数字计算CORDIC法获取所述时域信号的相位；

对所述相位进行差分，以获取所述频域信号。

18.根据权利要求16所述的采样频偏补偿方法，其特征在于，根据从接收的时域信号中获取的导频信号生成频偏估计参考信号包括：

将获取的导频信号与同频的参考信号相乘；

滤除相乘的输出信号中的高频信号；

对过滤后的信号进行环路滤波，得到低频信号；

对所述低频信号进行累加，当累加结果值达到阈值时，生成触发信号；

根据所述触发信号生成所述频偏估计参考信号。

19.根据权利要求16所述的采样频偏补偿方法，其特征在于，根据所述半周期起始点估计所述时域信号的采样频偏包括：

检测接收的时域信号的定时误差，得到定时误差信号；

对所述定时误差信号进行环路滤波；

对进行环路滤波得到的信号进行处理，输出根据所述频偏估计参考信号估计的采样频偏信号。