一種無線通信網(wǎng)絡(luò)的載波頻率同步方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種無線通信網(wǎng)絡(luò)的載波頻率同步方法，在多設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)設(shè)備通過對(duì)其相鄰設(shè)備發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行頻偏估計(jì)，并通過計(jì)算得到自身的頻率調(diào)整量，再根據(jù)該頻率調(diào)整量來修正自身的頻率。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了無線組網(wǎng)的環(huán)境中全網(wǎng)設(shè)備載波頻率趨于一致。
【專利說明】一種無線通信網(wǎng)絡(luò)的載波頻率同步方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及無線通信網(wǎng)絡(luò)的載波頻率同步的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 無線組網(wǎng)憑借其無中心、自組織、分布式、多跳轉(zhuǎn)發(fā)以及快速組網(wǎng)等特點(diǎn)被廣泛應(yīng) 用于家庭、辦公、醫(yī)療、工業(yè)、商店、軍事等多個(gè)領(lǐng)域，但在多設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中，會(huì)存在多個(gè)設(shè)備同 時(shí)向一個(gè)設(shè)備發(fā)送無線信號(hào)，接收設(shè)備必須同時(shí)將多個(gè)設(shè)備的信息解調(diào)處理，由于每個(gè)設(shè) 備使用各自的晶振導(dǎo)致不同設(shè)備發(fā)送的載波頻率不同，這樣同一設(shè)備接收多個(gè)頻率的載波 容易引起該接收設(shè)備性能的惡化，甚至無法解調(diào)。目前解決多設(shè)備頻偏的補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ性S 多，比如線性均衡法、統(tǒng)計(jì)類方法、自干擾抵消技術(shù)等等，普遍具有計(jì)算復(fù)雜度高，實(shí)時(shí)性不 強(qiáng)，頻譜利用率不高等不足。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，在于提供一種無線通信網(wǎng)絡(luò)的載波頻率同步方法，實(shí) 現(xiàn)無線組網(wǎng)的環(huán)境中全網(wǎng)設(shè)備載波頻率趨于一致。
[0004] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種無線通信網(wǎng)絡(luò)的載波頻率同步方法，所述方法是基于 多臺(tái)設(shè)備的無線組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的，所述設(shè)備為無線通信設(shè)備，所述無線組網(wǎng)包括基帶調(diào)制解調(diào) 器、MAC層模塊、頻率調(diào)整量計(jì)算模塊、頻偏調(diào)整模塊和射頻模塊；
[0005] 所述基帶調(diào)制解調(diào)器用于完成二進(jìn)制數(shù)據(jù)與空中傳輸信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換，在解調(diào)信 號(hào)的同時(shí)，輸出對(duì)接收信號(hào)的頻偏估計(jì)；
[0006] 所述MAC層模塊負(fù)責(zé)設(shè)備的信道訪問控制、相鄰設(shè)備的發(fā)現(xiàn)等功能；
[0007] 所述頻率調(diào)整量計(jì)算模塊通過記錄發(fā)送信號(hào)的設(shè)備號(hào)和對(duì)應(yīng)的頻偏估計(jì)值來計(jì) 算出設(shè)備自身的頻率調(diào)整量；
[0008] 所述頻偏調(diào)整模塊負(fù)責(zé)根據(jù)頻率調(diào)整量來修正設(shè)備自身的發(fā)送和接收頻率，該頻 偏調(diào)整模塊包括一上下變頻器；
[0009] 所述射頻模塊用于接收和發(fā)送信號(hào)；
[0010] 本發(fā)明具體包括如下步驟：
[0011] 步驟1、每臺(tái)設(shè)備在獨(dú)占時(shí)刻發(fā)送數(shù)據(jù)包；
[0012] 步驟2、每臺(tái)設(shè)備監(jiān)聽相鄰設(shè)備發(fā)送的信號(hào)，通過MAC層模塊發(fā)現(xiàn)相鄰設(shè)備的節(jié)點(diǎn) 號(hào)，并由基帶調(diào)制解調(diào)器采用頻偏估計(jì)算法對(duì)設(shè)備的頻偏值進(jìn)行估計(jì)，得到設(shè)備相對(duì)其相 鄰設(shè)備的頻偏估計(jì)值并輸出該頻偏估計(jì)值到頻率調(diào)整量計(jì)算模塊；
[0013] 步驟3、頻率調(diào)整量計(jì)算模塊根據(jù)相鄰設(shè)備的節(jié)點(diǎn)號(hào)和設(shè)備的頻偏估計(jì)值計(jì)算出 設(shè)備的頻率調(diào)整量；
[0014] 步驟4、頻偏調(diào)整模塊根據(jù)步驟3中設(shè)備的頻率調(diào)整量對(duì)設(shè)備的載波頻率進(jìn)行修 正，該載波頻率由射頻模塊發(fā)送；
[0015] 步驟5、跳轉(zhuǎn)至步驟2。
[0016] 進(jìn)一步的，所述步驟1中的每臺(tái)設(shè)備在獨(dú)占時(shí)刻若無可發(fā)送的數(shù)據(jù)包，則發(fā)送空 數(shù)據(jù)包。
[0017] 進(jìn)一步的，所述步驟2中的頻偏估算法包括基于已知發(fā)送序列的最大似然估計(jì)類 方法、基于信號(hào)重復(fù)特征的頻偏估計(jì)方法或利用鎖相環(huán)路的載波恢復(fù)方法，頻偏估計(jì)方法 的選擇應(yīng)根據(jù)信號(hào)體制的特征進(jìn)行選取。
[0018] 進(jìn)一步的，所述設(shè)備的頻率調(diào)整量的計(jì)算方法如下：
[0019] 設(shè)& (η)為設(shè)備i在第η時(shí)刻發(fā)送或接收的載波頻率值，由步驟2計(jì)算得到的 該時(shí)刻相鄰設(shè)備k與設(shè)備i的頻偏估計(jì)值，即設(shè)備k與設(shè)備i的頻率差值A(chǔ)f ik(η)= fkOO-f?，則頻率調(diào)整量ε? = 〇(Afik(n))，Θ是某種函數(shù)變換；
[0020] 進(jìn)一步的，所述Θ為線性加權(quán)函數(shù)，得到的頻率調(diào)整量為·

【權(quán)利要求】
1. 一種無線通信網(wǎng)絡(luò)的載波頻率同步方法，其特征在于：所述方法是基于多臺(tái)設(shè)備的 無線組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的，所述設(shè)備為無線通信設(shè)備，所述無線組網(wǎng)包括基帶調(diào)制解調(diào)器、MAC層模 塊、頻率調(diào)整量計(jì)算模塊、頻偏調(diào)整模塊和射頻模塊； 所述基帶調(diào)制解調(diào)器用于完成二進(jìn)制數(shù)據(jù)與空中傳輸信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換，在解調(diào)信號(hào)的 同時(shí)，輸出對(duì)接收信號(hào)的頻偏估計(jì)； 所述MAC層模塊負(fù)責(zé)設(shè)備的信道訪問控制以及相鄰設(shè)備的節(jié)點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)； 所述頻率調(diào)整量計(jì)算模塊通過記錄發(fā)送信號(hào)的設(shè)備號(hào)和對(duì)應(yīng)的頻偏估計(jì)值來計(jì)算出 設(shè)備自身的頻率調(diào)整量； 所述頻偏調(diào)整模塊負(fù)責(zé)根據(jù)頻率調(diào)整量來修正設(shè)備自身的發(fā)送和接收頻率，該頻偏調(diào) 整模塊包括一上下變頻器； 所述射頻模塊用于接收和發(fā)送信號(hào)； 所述方法包括如下步驟： 步驟1、每臺(tái)設(shè)備在獨(dú)占時(shí)刻發(fā)送數(shù)據(jù)包； 步驟2、每臺(tái)設(shè)備監(jiān)聽相鄰設(shè)備發(fā)送的信號(hào)，通過MAC層模塊發(fā)現(xiàn)相鄰設(shè)備的節(jié)點(diǎn)號(hào)， 并由基帶調(diào)制解調(diào)器采用頻偏估計(jì)算法對(duì)設(shè)備的頻偏值進(jìn)行估計(jì)，得到設(shè)備相對(duì)其相鄰設(shè) 備的頻偏估計(jì)值并輸出該頻偏估計(jì)值到頻率調(diào)整量計(jì)算模塊； 步驟3、頻率調(diào)整量計(jì)算模塊根據(jù)相鄰設(shè)備的節(jié)點(diǎn)號(hào)和設(shè)備的頻偏估計(jì)值計(jì)算出設(shè)備 的頻率調(diào)整量； 步驟4、頻偏調(diào)整模塊根據(jù)步驟3中設(shè)備的頻率調(diào)整量對(duì)設(shè)備的載波頻率進(jìn)行修正，該 載波頻率由射頻模塊發(fā)送； 步驟5、跳轉(zhuǎn)至步驟2。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線通信網(wǎng)絡(luò)的載波頻率同步方法，其特征在于：所述 步驟1中的每臺(tái)設(shè)備在獨(dú)占時(shí)刻若無可發(fā)送的數(shù)據(jù)包，則發(fā)送空數(shù)據(jù)包。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線通信網(wǎng)絡(luò)的載波頻率同步方法，其特征在于：所述 步驟2中的頻偏估算法包括基于已知發(fā)送序列的最大似然估計(jì)類方法、基于信號(hào)重復(fù)特征 的頻偏估計(jì)方法或利用鎖相環(huán)路的載波恢復(fù)方法。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線通信網(wǎng)絡(luò)的載波頻率同步方法，其特征在于： 所述設(shè)備的頻率調(diào)整量的計(jì)算方法如下： 設(shè)fi (η)為設(shè)備i在第η時(shí)刻發(fā)送或接收的載波頻率值，由步驟2計(jì)算得到的該時(shí)刻相 鄰設(shè)備k與設(shè)備i的頻偏估計(jì)值，即設(shè)備k與設(shè)備i的頻率差值A(chǔ)fik(n) = fkOO-fiOO， 則頻率調(diào)整量(η) = θ (Λ fik(η))，Θ是某種函數(shù)變換。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種無線通信網(wǎng)絡(luò)的載波頻率同步方法，其特征在于：所述 Θ為線性加權(quán)函數(shù)，得到的頻率調(diào)整量為
其中，k是i的相鄰設(shè)備，c〇k 是相應(yīng)的權(quán)值系數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種無線通信網(wǎng)絡(luò)的載波頻率同步方法，其特征在于：所述 進(jìn)行修正后設(shè)備的載波頻率值為4 (n+1) = fi (η) + ε i (η)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線通信網(wǎng)絡(luò)的載波頻率同步方法，其特征在于：所述 步驟4中的修正是通過調(diào)整本地振蕩器的頻率來控制模擬上下變頻器的變頻頻率或利用 數(shù)字信號(hào)處理的方法來調(diào)整變頻頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種無線通信網(wǎng)絡(luò)的載波頻率同步方法，其特征在于：所述 的利用數(shù)字信號(hào)處理的方法來調(diào)整變頻頻率的這種修正具體為：將頻率調(diào)整量輸入給直接 數(shù)字式頻率合成器DDS，以產(chǎn)生一頻率的兩路復(fù)正弦信號(hào)，再將獲得的兩路復(fù)正弦信號(hào)分別 乘以基帶輸入和中頻輸入的基帶信號(hào)，獲得修正頻率后的基帶信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H04L25/02GK104158772SQ201410399956
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】陳凌宇, 袁艾莎, 阮銘清 申請(qǐng)人:廈門大學(xué)