CN112073348A - 频偏补偿方法及*** - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种频偏补偿方法及***，所述方法包括：捕获模块接收基带信号，完成估计频偏和码相位工作，生成载波频率估计、载波频率更新标志脉冲发送至载波生成模块；载波生成模块生成与基带信号时序同步的相应频偏的单载波信号；频偏补偿模块接收载波生成模块的载波信号后开始工作，将载波信号与基带信号进行共轭相乘，生成消除估计频偏的基带信号，输出至跟踪模块；跟踪模块生成频偏估计值和载波频率更新脉冲，发送至载波生成模块；载波生成模块修正所生成的单载波信号的频率；频偏补偿模块对单载波信号与基带信号进行共轭相乘，输出补偿频偏后的基带信号。本发明采用两级估计，逐级地估计频偏并将其消除，在提高频偏补偿精度，节约计算资源。

Description

频偏补偿方法及***
技术领域
本发明属于信号频偏补偿技术领域，尤其涉及一种频偏补偿方法及***。
背景技术
在数字通信***中，为了将基带信号以高频载波的形式发送，发送端需要进行上变频处理；同时接收端需要从高频载波中提取出窄带信号进行下变频处理。由于发送端和接收端的本地振荡器时钟不一致，因此，对应的上、下变频等电路上的振荡器的震荡频率也不一致，即存在频偏。
现有技术的频率补偿模块多为对信号频偏进行单次估计，在估计精度较高时会占用过多***资源，在节约***资源时往往估计精度会降低，很难将二者兼得。
因此，现有技术需要改进。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种频偏补偿方法及***。
基于本发明实施例的一个方面，公开一种频偏补偿方法，包括：
捕获模块接收基带信号，完成基带信号的估计频偏和码相位工作，生成捕获成功标志脉冲、捕获模块的载波频率估计和捕获模块的载波频率更新标志脉冲，将捕获模块的载波频率估计、捕获模块的载波频率更新标志脉冲发送至载波生成模块；
载波生成模块接收所述捕获模块的载波频率估计、捕获模块的载波频率更新标志脉冲，所述载波生成模块内部数字控制振荡器通过接收的捕获模块的载波频率估计生成与基带信号时序同步的相应频偏的单载波信号；
频偏补偿模块接收所述载波生成模块发送的载波信号后开始工作，将载波生成模块生成的载波信号与基带信号进行共轭相乘，生成消除了捕获模块所估计频偏的基带信号，并输出至跟踪模块；
所述跟踪模块对接收的基带信号进行初始频偏估计，并生成跟踪模块的频偏估计值和跟踪模块的载波频率更新脉冲，发送至载波生成模块；
载波生成模块根据跟踪模块的频偏估计值修正所生成的单载波信号的频率；
频偏补偿模块对所述载波生成模块的单载波信号与基带信号进行共轭相乘，输出补偿频偏后的基带信号。
基于本发明的频偏补偿方法的另一个实施例中，所述载波生成模块内部数字控制振荡器通过接收的捕获模块的载波频率估计生成与基带信号时序同步的相应频偏的单载波信号包括：
载波生成模块内部数字控制振荡器采用直接累加型结构，每个时刻读出当前存储相位值θ所对应的正余弦值，通过不断地将θ累加n1从而改变每次输出的正余弦值，从而产生单载波；
数字控制振荡器表示的最低频率为：
Figure BDA0002669700840000021
式中，F为数字控制振荡器工作时钟频率，N为步长；
单次相位累加值n1为：
Figure BDA0002669700840000022
式中，f1为载波生成模块生成的单载波信号；
则载波生成模块生成的单载波信号为：
Figure BDA0002669700840000023
式中，e1为捕获模块的载波频率估计。
基于本发明的频偏补偿方法的另一个实施例中，所述将载波生成模块生成的载波信号与基带信号进行共轭相乘，生成消除了捕获模块所估计频偏的基带信号包括：
将载波生成模块生成的载波f1与IQ路基带信号s共轭相乘，即：
Figure BDA0002669700840000031
s1即为消除了捕获模块所估计频偏的基带信号。
基于本发明的频偏补偿方法的另一个实施例中，所述载波生成模块根据跟踪模块的频偏估计值修正所生成的单载波信号的频率包括：
计算所述跟踪模块的频率估计值e2所对应的累加值n2：
Figure BDA0002669700840000032
之后每次的相位累加值即为n＝n1+n2，n1为载波生成模块的单次相位累加值，n2为跟踪模块的累加值；
单载波信号的频率为：
Figure BDA0002669700840000033
基于本发明的频偏补偿方法的另一个实施例中，所述频偏补偿模块对所述载波生成模块的单载波信号与基带信号进行共轭相乘，输出补偿频偏后的基带信号为：
Figure BDA0002669700840000034
基于本发明实施例的另一个方面，公开了一种频偏补偿***，包括：频偏补偿模块、捕获模块、跟踪模块、载波生成模块；
所述捕获模块接收基带信号并完成基带信号的估计频偏和码相位工作，生成捕获成功标志脉冲、捕获模块的载波频率估计和捕获模块的载波频率更新标志脉冲，将捕获模块的载波频率估计、捕获模块的载波频率更新标志脉冲发送至载波生成模块，将捕获成功标志脉冲发送至所述跟踪模块；
所述载波生成模块接收所述捕获模块的载波频率估计、捕获模块的载波频率更新标志脉冲，所述载波生成模块内部数字控制振荡器通过接收的捕获模块的载波频率估计生成与基带信号时序同步的相应频偏的单载波信号；
所述频偏补偿模块接收所述载波生成模块发送的载波信号后开始工作，将载波生成模块生成的载波信号与接收的基带信号进行共轭相乘，生成消除了捕获模块所估计频偏的基带信号，并输出至跟踪模块；
所述跟踪模块对接收的基带信号进行初始频偏估计，并生成跟踪模块的频偏估计值和跟踪模块的载波频率更新脉冲，发送至载波生成模块；
所述载波生成模块根据跟踪模块的频偏估计值修正所生成的单载波信号的频率；
所述频偏补偿模块对所述载波生成模块的单载波信号与基带信号进行共轭相乘，输出补偿频偏后的基带信号。
基于本发明的频偏补偿***的另一个实施例中，所述载波生成模块内部数字控制振荡器采用直接累加型结构。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
采用本发明的频偏补偿方法及***，运用了捕获模块与跟踪模块的级联关系，将现有技术的单次频偏估计转为两级估计，逐级地估计频偏并将其消除，在提高频偏补偿精度的同时节约计算资源。
附图说明
图1为本发明提出的频偏补偿***的一个实施例的结构示意图；
图2为本发明提出的频偏补偿方法的一个实施例的流程图。
图中，1频偏补偿模块、2捕获模块、3跟踪模块、4载波生成模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图和实施例对本发明提供的一种频偏补偿方法及***进行更详细地说明。
图1为本发明提出的频偏补偿***的一个实施例的结构示意图，如图1所示，所述频偏补偿***包括：
频偏补偿模块1、捕获模块2、跟踪模块3、载波生成模块4；
所述捕获模块2接收基带信号并完成基带信号的估计频偏和码相位工作，生成捕获成功标志脉冲、捕获模块2的载波频率估计和捕获模块2的载波频率更新标志脉冲，将捕获模块2的载波频率估计、捕获模块2的载波频率更新标志脉冲发送至载波生成模块4，将捕获成功标志脉冲发送至所述跟踪模块3；
所述载波生成模块4接收所述捕获模块2的载波频率估计、捕获模块2的载波频率更新标志脉冲，所述载波生成模块4内部数字控制振荡器通过接收的捕获模块2的载波频率估计生成与基带信号时序同步的相应频偏的单载波信号，所述载波生成模块4内部数字控制振荡器采用直接累加型结构；
所述频偏补偿模块1接收所述载波生成模块4发送的载波信号后开始工作，将载波生成模块4生成的载波信号与接收的基带信号进行共轭相乘，生成消除了捕获模块2所估计频偏的基带信号，并输出至跟踪模块3；
所述跟踪模块3对接收的基带信号进行初始频偏估计，并生成跟踪模块3的频偏估计值和跟踪模块3的载波频率更新脉冲，发送至载波生成模块4；
所述载波生成模块4根据跟踪模块3的频偏估计值修正所生成的单载波信号的频率；
所述频偏补偿模块1对所述载波生成模块4的单载波信号与基带信号进行共轭相乘，输出补偿频偏后的基带信号。
图2为本发明提出的频偏补偿方法的一个实施例的流程图，如图2所示，所述频偏补偿方法包括：
10，捕获模块2接收基带信号，完成基带信号的估计频偏和码相位工作，生成捕获成功标志脉冲、捕获模块2的载波频率估计和捕获模块2的载波频率更新标志脉冲，将捕获模块2的载波频率估计、捕获模块2的载波频率更新标志脉冲发送至载波生成模块4；
20，载波生成模块4接收所述捕获模块2的载波频率估计、捕获模块2的载波频率更新标志脉冲，所述载波生成模块4内部数字控制振荡器通过接收的捕获模块2的载波频率估计生成与基带信号时序同步的相应频偏的单载波信号；
30，频偏补偿模块1接收所述载波生成模块4发送的载波信号后开始工作，将载波生成模块4生成的载波信号与基带信号进行共轭相乘，生成消除了捕获模块2所估计频偏的基带信号，并输出至跟踪模块3；
40，所述跟踪模块3对接收的基带信号进行初始频偏估计，并生成跟踪模块3的频偏估计值和跟踪模块3的载波频率更新脉冲，发送至载波生成模块4；
50，载波生成模块4根据跟踪模块3的频偏估计值修正所生成的单载波信号的频率；
60，频偏补偿模块1对所述载波生成模块4的单载波信号与基带信号进行共轭相乘，输出补偿频偏后的基带信号。
所述载波生成模块4内部数字控制振荡器通过接收的捕获模块2的载波频率估计生成与基带信号时序同步的相应频偏的单载波信号包括：
载波生成模块4内部数字控制振荡器采用直接累加型结构，每个时刻读出当前存储相位值θ所对应的正余弦值，通过不断地将θ累加n1从而改变每次输出的正余弦值，从而产生单载波；
数字控制振荡器表示的最低频率为：
Figure BDA0002669700840000061
式中，F为数字控制振荡器工作时钟频率，N为步长；
单次相位累加值n1为：
Figure BDA0002669700840000071
式中，f1为载波生成模块4生成的单载波信号；
则载波生成模块4生成的单载波信号为：
Figure BDA0002669700840000072
式中，e1为捕获模块2的载波频率估计。
所述将载波生成模块4生成的载波信号与基带信号进行共轭相乘，生成消除了捕获模块2所估计频偏的基带信号包括：
将载波生成模块4生成的载波f1与IQ路基带信号s共轭相乘，即：
Figure BDA0002669700840000073
s1即为消除了捕获模块2所估计频偏的基带信号。
所述载波生成模块4根据跟踪模块3的频偏估计值修正所生成的单载波信号的频率包括：
计算所述跟踪模块3的频率估计值e2所对应的累加值n2：
Figure BDA0002669700840000074
之后每次的相位累加值即为n＝n1+n2，n1为载波生成模块4的单次相位累加值，n2为跟踪模块3的累加值；
单载波信号的频率为：
Figure BDA0002669700840000075
所述频偏补偿模块1对所述载波生成模块4的单载波信号与基带信号进行共轭相乘，输出补偿频偏后的基带信号为：
Figure BDA0002669700840000076
对于本领域技术人员而言，显然本发明实施例不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明实施例的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明实施例。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明实施例的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明实施例内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。***、装置或终端权利要求中陈述的多个单元、模块或装置也可以由同一个单元、模块或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种频偏补偿方法，其特征在于，包括：
捕获模块接收基带信号，完成基带信号的估计频偏和码相位工作，生成捕获成功标志脉冲、捕获模块的载波频率估计和捕获模块的载波频率更新标志脉冲，将捕获模块的载波频率估计、捕获模块的载波频率更新标志脉冲发送至载波生成模块；
载波生成模块接收所述捕获模块的载波频率估计、捕获模块的载波频率更新标志脉冲，所述载波生成模块内部数字控制振荡器通过接收的捕获模块的载波频率估计生成与基带信号时序同步的相应频偏的单载波信号；
频偏补偿模块接收所述载波生成模块发送的载波信号后开始工作，将载波生成模块生成的载波信号与基带信号进行共轭相乘，生成消除了捕获模块所估计频偏的基带信号，并输出至跟踪模块；
所述跟踪模块对接收的基带信号进行初始频偏估计，并生成跟踪模块的频偏估计值和跟踪模块的载波频率更新脉冲，发送至载波生成模块；
载波生成模块根据跟踪模块的频偏估计值修正所生成的单载波信号的频率；
频偏补偿模块对所述载波生成模块的单载波信号与基带信号进行共轭相乘，输出补偿频偏后的基带信号。
2.根据权利要求1所述的频偏补偿方法，其特征在于，所述载波生成模块内部数字控制振荡器通过接收的捕获模块的载波频率估计生成与基带信号时序同步的相应频偏的单载波信号包括：
载波生成模块内部数字控制振荡器采用直接累加型结构，每个时刻读出当前存储相位值θ所对应的正余弦值，通过不断地将θ累加n1从而改变每次输出的正余弦值，从而产生单载波；
数字控制振荡器表示的最低频率为：
Figure FDA0002669700830000011
式中，F为数字控制振荡器工作时钟频率，N为步长；
单次相位累加值n1为：
Figure FDA0002669700830000021
式中，f1为载波生成模块生成的单载波信号；
则载波生成模块生成的单载波信号为：
Figure FDA0002669700830000022
式中，e1为捕获模块的载波频率估计。
3.根据权利要求2所述的频偏补偿方法，其特征在于，所述将载波生成模块生成的载波信号与基带信号进行共轭相乘，生成消除了捕获模块所估计频偏的基带信号包括：
将载波生成模块生成的载波f1与IQ路基带信号s共轭相乘，即：
Figure FDA0002669700830000023
s1即为消除了捕获模块所估计频偏的基带信号。
4.根据权利要求3所述的频偏补偿方法，其特征在于，所述载波生成模块根据跟踪模块的频偏估计值修正所生成的单载波信号的频率包括：
计算所述跟踪模块的频率估计值e2所对应的累加值n2：
Figure FDA0002669700830000024
之后每次的相位累加值即为n＝n1+n2，n1为载波生成模块的单次相位累加值，n2为跟踪模块的累加值；
单载波信号的频率为：
Figure FDA0002669700830000025
5.根据权利要求4所述的频偏补偿方法，其特征在于，所述频偏补偿模块对所述载波生成模块的单载波信号与基带信号进行共轭相乘，输出补偿频偏后的基带信号为：
Figure FDA0002669700830000026
6.一种频偏补偿***，其特征在于，包括：频偏补偿模块、捕获模块、跟踪模块、载波生成模块；
所述捕获模块接收基带信号并完成基带信号的估计频偏和码相位工作，生成捕获成功标志脉冲、捕获模块的载波频率估计和捕获模块的载波频率更新标志脉冲，将捕获模块的载波频率估计、捕获模块的载波频率更新标志脉冲发送至载波生成模块，将捕获成功标志脉冲发送至所述跟踪模块；
所述载波生成模块接收所述捕获模块的载波频率估计、捕获模块的载波频率更新标志脉冲，所述载波生成模块内部数字控制振荡器通过接收的捕获模块的载波频率估计生成与基带信号时序同步的相应频偏的单载波信号；
所述频偏补偿模块接收所述载波生成模块发送的载波信号后开始工作，将载波生成模块生成的载波信号与接收的基带信号进行共轭相乘，生成消除了捕获模块所估计频偏的基带信号，并输出至跟踪模块；
所述跟踪模块对接收的基带信号进行初始频偏估计，并生成跟踪模块的频偏估计值和跟踪模块的载波频率更新脉冲，发送至载波生成模块；
所述载波生成模块根据跟踪模块的频偏估计值修正所生成的单载波信号的频率；
所述频偏补偿模块对所述载波生成模块的单载波信号与基带信号进行共轭相乘，输出补偿频偏后的基带信号。
7.根据权利要求6所述的频偏补偿***，其特征在于，所述载波生成模块内部数字控制振荡器采用直接累加型结构。
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