專利名稱：一種擴(kuò)頻系統(tǒng)的碼片時(shí)鐘頻率偏差誤差估計(jì)及校正的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種擴(kuò)頻系統(tǒng)碼片時(shí)鐘頻率誤差估計(jì)及校正方法，特別涉及一種WiFi系統(tǒng)碼片時(shí)鐘頻率誤差估計(jì)及校正的方法。
背景技術(shù)：
擴(kuò)頻技術(shù)是將基帶信號(hào)的頻譜擴(kuò)展到遠(yuǎn)大于基帶信號(hào)帶寬的過(guò)程。擴(kuò)頻通信具有較強(qiáng)的抗干擾，抗多徑性能以及頻譜利用率高、支持多址通信等特點(diǎn)。WiFi是一種將電腦網(wǎng)卡和手機(jī)等終端通過(guò)使用無(wú)線電進(jìn)行相互連接的技術(shù)?，F(xiàn)在已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在商務(wù)區(qū)，大學(xué)，機(jī)場(chǎng)，及其他公共區(qū)域。WiFi所使用標(biāo)準(zhǔn)是IEEE定義的802.11系列標(biāo)準(zhǔn)。802.1lb是使用直接序列擴(kuò)頻技術(shù)的協(xié)議。在發(fā)射端，待發(fā)送的數(shù)據(jù)被碼片時(shí)鐘信號(hào)擴(kuò)頻后形成寬帶信號(hào)，并加以調(diào)制，然后通過(guò)天線將無(wú)線信號(hào)傳輸出去；在接收端，接收機(jī)用與發(fā)射機(jī)相同的碼片時(shí)鐘對(duì)寬帶擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行解調(diào)解擴(kuò)，從而恢復(fù)原有發(fā)射數(shù)據(jù)信號(hào)。由于發(fā)射機(jī)的碼片時(shí)鐘頻率與接收端的碼片時(shí)鐘頻率可能存在偏差，在接收端，這種偏差可能導(dǎo)致接收機(jī)無(wú)法完整地恢復(fù)發(fā)射機(jī)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。因此，必須將發(fā)射信號(hào)中碼片時(shí)鐘誤差估計(jì)出來(lái)，對(duì)接收機(jī)收到信號(hào)誤差進(jìn)行校正。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種擴(kuò)頻系統(tǒng)碼片時(shí)鐘頻率誤差估計(jì)及校正的方法，使接收端接收到碼片時(shí)鐘信號(hào)頻率與發(fā)射機(jī)的碼片頻率保持一致。為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種擴(kuò)頻系統(tǒng)的碼片時(shí)鐘頻率偏差估計(jì)的方法，包括以下步驟:步驟1:接收天線將接收到的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信號(hào)后，將其抽樣為L(zhǎng)倍速數(shù)字基帶信號(hào)；步驟2:對(duì)步驟I得到的L倍速數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行第一次同步，找出一幀數(shù)據(jù)的起始位置，然后判斷該幀數(shù)據(jù)的類型；步驟3:將步驟2得到的信號(hào)通過(guò)頻域插值變成M倍速數(shù)據(jù)，其中，M=4*L，然后對(duì)M倍速數(shù)據(jù)進(jìn)行第二次同步，找出一幀數(shù)據(jù)的起始位置；步驟4:對(duì)第二次同步后的數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率偏差和相位偏差估計(jì)并去掉頻偏、相偏；步驟5:提取步驟4得到的數(shù)據(jù)的I路數(shù)據(jù)，然后求出其I路數(shù)據(jù)的平均值I_n，將該I路數(shù)據(jù)與其平均值Im_相減，構(gòu)成去掉直流偏移的新的I路數(shù)據(jù)IData ；步驟6:對(duì)步驟5得到的去掉直流偏移的新的I路數(shù)據(jù)IData進(jìn)行線性擬合，求出所有的過(guò)零點(diǎn)序號(hào)；步驟7:對(duì)于每一個(gè)過(guò)零點(diǎn)序號(hào)Hii,選取Hi1-1, Hii和他們所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行一階線性擬合，求出實(shí)際的過(guò)零點(diǎn)值Ili ;
步驟8:根據(jù)過(guò)零點(diǎn)對(duì)應(yīng)的碼片個(gè)數(shù)Chipi和過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻\的一階線性關(guān)系求出實(shí)際碼片時(shí)鐘頻率f；hip’，進(jìn)而求出碼片時(shí)鐘頻率誤差A(yù)f ;步驟9:將步驟8得到的碼片時(shí)鐘頻率誤差A(yù)f補(bǔ)償?shù)綄?shí)際碼片時(shí)鐘頻率中，即可得到校正后的時(shí)鐘頻率。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，步驟I中，射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信號(hào)的方法為:首先將射頻信號(hào)進(jìn)行下變頻將其轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)，然后再將中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信號(hào)；作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為基帶信號(hào)后，通過(guò)低通濾波，將所需信號(hào)帶寬以外的信號(hào)屏蔽掉；

作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述步驟2和步驟3中所述的同步處理以找出一幀數(shù)據(jù)的起始位置的方法為:利用barker碼對(duì)一幀數(shù)據(jù)的前面K個(gè)點(diǎn)進(jìn)行滑動(dòng)相關(guān)，其中，K>L*100，取相關(guān)系數(shù)最大的點(diǎn)，判斷該點(diǎn)是否大于一個(gè)閾值，如果大于閾值，這個(gè)點(diǎn)就是一幀數(shù)據(jù)的起始位置；作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述步驟2中判斷一幀數(shù)據(jù)的前導(dǎo)類型的方法為:對(duì)同步后的數(shù)據(jù)截取一段數(shù)據(jù)分別與參考長(zhǎng)、短前導(dǎo)序列進(jìn)行互相關(guān)，然后將相關(guān)運(yùn)算后的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果長(zhǎng)前導(dǎo)序列的相關(guān)結(jié)果大于短前導(dǎo)序列的相關(guān)結(jié)果，則判斷該數(shù)據(jù)為長(zhǎng)前導(dǎo)序列，否則為短前導(dǎo)序列；其中，截取的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度至少包含參考長(zhǎng)前導(dǎo)序列和短前導(dǎo)序列的長(zhǎng)度；作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，步驟3中所述的頻域插值方法為:先對(duì)L倍速數(shù)據(jù)后面進(jìn)行補(bǔ)0，使其變?yōu)?的N次方個(gè)數(shù)據(jù)；對(duì)補(bǔ)O后的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換；對(duì)傅里葉變換后的頻域數(shù)據(jù)中間插0，0的個(gè)數(shù)由插值的倍數(shù)決定的；對(duì)頻域插值后的數(shù)據(jù)進(jìn)行逆快速傅里葉變換，完成插值運(yùn)算；作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，步驟4中所述頻偏和相偏的計(jì)算方法為:將前導(dǎo)序列參考調(diào)制信號(hào)與實(shí)際接收信號(hào)符號(hào)進(jìn)行共軛復(fù)乘求出第η個(gè)符號(hào)上的相位差θ η ;然后，根據(jù)相位累計(jì)偏移量θ n=2 31 *Af*Ts*n+Θ+(^對(duì)θ n進(jìn)行一階線性擬合，g卩en=k*n+b,其中，θη為頻偏，Ts為碼元持續(xù)時(shí)間，Θ為相位偏移，Φη為相位噪聲，通過(guò)線性擬合得出系數(shù)k和b。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，步驟6中所述的過(guò)零點(diǎn)序號(hào)的判斷方法為:對(duì)于第u個(gè)位置的I路數(shù)據(jù)IDatau,取前面M/2個(gè)點(diǎn)和后面的M/2-1個(gè)點(diǎn)，如果前面M/2個(gè)點(diǎn)的值全小于零并且后面M/2-1個(gè)點(diǎn)的數(shù)全大于零，或者前面M/2個(gè)點(diǎn)的值全大于零并且后面M/2-1個(gè)點(diǎn)的數(shù)全小于零，則第u個(gè)點(diǎn)為過(guò)零點(diǎn)；作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述步驟8中所述的實(shí)際碼片時(shí)鐘頻率f；hip’的計(jì)算方法為:令:實(shí)際的采樣頻率為fs，標(biāo)準(zhǔn)的碼片時(shí)鐘頻率為f；hip，對(duì)于第i個(gè)過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻[=J
J S
，其對(duì)應(yīng)的碼片個(gè)數(shù)為:chip = Chipil + "卜1，公式(I)
s J chip ^將公式(I)變形得到:0028]
權(quán)利要求
1.一種擴(kuò)頻系統(tǒng)碼片時(shí)鐘頻率誤差估計(jì)及校正方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟1:接收天線將接收到的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信號(hào)后，將其抽樣為L(zhǎng)倍速數(shù)字基帶信號(hào)； 步驟2:對(duì)步驟I得到的L倍速數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行第一次同步，找出一幀數(shù)據(jù)的起始位置，然后判斷該幀數(shù)據(jù)的類型； 步驟3:將步驟2得到的信號(hào)通過(guò)頻域插值變成M倍速數(shù)據(jù)，其中M=4*L，然后對(duì)M倍速數(shù)據(jù)進(jìn)行第二次同步，找出一幀數(shù)據(jù)的起始位置； 步驟4:對(duì)第二次同步后的數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率偏差和相位偏差估計(jì)并去掉頻偏、相偏； 步驟5:提取步驟4得到的數(shù)據(jù) 的I路數(shù)據(jù)，然后求出其I路數(shù)據(jù)的平均值I_n，將該I路數(shù)據(jù)與其平均值Im_相減，構(gòu)成去掉直流偏移的新的I路數(shù)據(jù)IData ； 步驟6:對(duì)步驟5得到的去掉直流偏移的新的I路數(shù)據(jù)IData進(jìn)行線性擬合，求出所有的過(guò)零點(diǎn)序號(hào)； 步驟7:對(duì)于每一個(gè)過(guò)零點(diǎn)序號(hào)IV選取Hi1-U Hli和他們所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行一階線性擬合，求出實(shí)際的過(guò)零點(diǎn)值Ili ； 步驟8:根據(jù)過(guò)零點(diǎn)對(duì)應(yīng)的碼片個(gè)數(shù)Chipi和過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻\的一階線性關(guān)系求出實(shí)際碼片時(shí)鐘頻率f；hip’，進(jìn)而求出碼片時(shí)鐘頻率誤差A(yù)f ; 步驟9:將步驟8得到的碼片時(shí)鐘頻率誤差A(yù)f補(bǔ)償?shù)綄?shí)際碼片時(shí)鐘頻率中，即可得到校正后的時(shí)鐘頻率。
2.如權(quán)利要求1所述的一種擴(kuò)頻系統(tǒng)碼片時(shí)鐘頻率誤差估計(jì)及校正方法，其特征在于:步驟I中，射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信號(hào)的方法為:首先將射頻信號(hào)進(jìn)行下變頻將其轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)，然后再將中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種擴(kuò)頻系統(tǒng)碼片時(shí)鐘頻率誤差估計(jì)及校正方法，其特征在于:所述射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為基帶信號(hào)后，通過(guò)低通濾波，將所需信號(hào)帶寬以外的信號(hào)屏蔽掉。
4.如權(quán)利要求1所述的一種擴(kuò)頻系統(tǒng)碼片時(shí)鐘頻率誤差估計(jì)及校正方法，其特征在于:步驟2和步驟3中所述的同步處理以找出一幀數(shù)據(jù)的起始位置的方法為:利用barker碼對(duì)一幀數(shù)據(jù)的前面K個(gè)點(diǎn)進(jìn)行滑動(dòng)相關(guān)，其中，K>L*100，取相關(guān)系數(shù)最大的點(diǎn)，判斷該點(diǎn)是否大于一個(gè)閾值，如果大于閾值，這個(gè)點(diǎn)就是一幀數(shù)據(jù)的起始位置。
5.如權(quán)利要求1或4所述的一種擴(kuò)頻系統(tǒng)碼片時(shí)鐘頻率誤差估計(jì)及校正方法，其特征在于:步驟2中判斷一幀數(shù)據(jù)的前導(dǎo)類型的方法為:對(duì)同步后的數(shù)據(jù)截取一段數(shù)據(jù)分別與參考長(zhǎng)、短前導(dǎo)序列進(jìn)行互相關(guān)，然后將相關(guān)運(yùn)算后的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果長(zhǎng)前導(dǎo)序列的相關(guān)結(jié)果大于短前導(dǎo)序列的相關(guān)結(jié)果，則判斷該數(shù)據(jù)為長(zhǎng)前導(dǎo)序列，否則為短前導(dǎo)序列；其中，截取的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度至少包含參考長(zhǎng)前導(dǎo)序列和短前導(dǎo)序列的長(zhǎng)度。
6.如權(quán)利要求1所述的一種擴(kuò)頻系統(tǒng)碼片時(shí)鐘頻率誤差估計(jì)及校正方法，其特征在于:步驟3中所述的頻域插值方法為:先對(duì)L倍速數(shù)據(jù)后面進(jìn)行補(bǔ)O，使其變?yōu)?的N次方個(gè)數(shù)據(jù)；對(duì)補(bǔ)O后的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換；對(duì)傅里葉變換后的頻域數(shù)據(jù)中間插0，0的個(gè)數(shù)由插值的倍數(shù)決定的；對(duì)頻域插值后的數(shù)據(jù)進(jìn)行逆快速傅里葉變換，完成插值運(yùn)算。
7.如權(quán)利要求1所述的一種擴(kuò)頻系統(tǒng)碼片時(shí)鐘頻率誤差估計(jì)及校正方法，其特征在于:步驟4中所述頻偏和相偏的計(jì)算方法為:將前導(dǎo)序列參考調(diào)制信號(hào)與實(shí)際接收信號(hào)符號(hào)進(jìn)行共軛復(fù)乘求出第η個(gè)符號(hào)上的相位差θ η ;然后，根據(jù)相位累計(jì)偏移量θ^πΦΛ ^ ^η+θ+φ)^ θη進(jìn)行一階線性擬合，即0n=k*n+b，其中，θη*頻偏，八為碼元持續(xù)時(shí)間，Θ為相位偏移，Φη為相位噪聲,通過(guò)線性擬合得出系數(shù)k和b。
8.如權(quán)利要求1所述的一種擴(kuò)頻系統(tǒng)碼片時(shí)鐘頻率誤差估計(jì)及校正方法，其特征在于:步驟6中所述的過(guò)零點(diǎn)序號(hào)的判斷方法為:對(duì)于第u個(gè)位置的I路數(shù)據(jù)IDatau,取前面M/2個(gè)點(diǎn)和后面的M/2-1個(gè)點(diǎn)，如果前面M/2個(gè)點(diǎn)的值全小于零并且后面M/2-1個(gè)點(diǎn)的數(shù)全大于零，或者前面M/2個(gè)點(diǎn)的值全大于零并且后面M/2-1個(gè)點(diǎn)的數(shù)全小于零，則第u個(gè)點(diǎn)為過(guò)零點(diǎn)。
9.如權(quán)利要求8所述的一種擴(kuò)頻系統(tǒng)碼片時(shí)鐘頻率誤差估計(jì)及校正方法，其特征在于:步驟8中所述的實(shí)際碼片時(shí)鐘頻率f；hip’的計(jì)算方法為:令:實(shí)際的采樣頻率為fs，標(biāo)準(zhǔn) 的碼片時(shí)鐘頻率為f；hip，對(duì)于第i個(gè)過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻(=Ts其對(duì)應(yīng)的碼片個(gè)數(shù)為:
全文摘要
本發(fā)明提供了一種擴(kuò)頻系統(tǒng)碼片時(shí)鐘頻率誤差估計(jì)及校正方法，接收天線接收到射頻信號(hào)后，首先將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信號(hào)，然后依次通過(guò)一次同步、頻域插值、二次同步、去頻偏和相偏、求過(guò)零點(diǎn)序號(hào)，得到實(shí)際的過(guò)零點(diǎn)值，最終通過(guò)過(guò)零點(diǎn)對(duì)應(yīng)的碼片個(gè)數(shù)和過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻的一階線性關(guān)系求出實(shí)際碼片時(shí)鐘頻率，進(jìn)而求出碼片時(shí)鐘頻率誤差，實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)鐘頻率的補(bǔ)償和校正，保證發(fā)射機(jī)的碼片時(shí)鐘頻率與接收端的碼片時(shí)鐘頻率一致，提高了接收機(jī)的解調(diào)性能，使接收機(jī)更好的恢復(fù)其接收到的數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)H04B1/7073GK103188067SQ201310116238
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者白兵兵, 康永強(qiáng), 錢(qián)宇鋒, 姬翔, 張治 申請(qǐng)人:西安星河亮點(diǎn)信息技術(shù)有限公司