一種用于fsk信號的快速載波頻偏估計及校正方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及數字無線通訊領域，尤其是信號處理領域，是一種在頻移鍵控 (Frequency Shift Keying, -下簡稱FSK)解調時載波頻率偏移估計及糾正的方法。
【背景技術】
[0002] 在無線通訊中，由于接收機和發送機之間的晶振偏差引起載波頻率不一致，就降 低了解調的準確性，造成解調誤碼率上升，甚至不能正確解調。并且在近距離無線網絡中， 通訊的方式采用幀的形式進行通訊。在物理層規范中對幀的結構的規定是事先約定好的， 其中物理頭是由前導碼01字符串、前定界符和幀長度組成。前導碼用于信號識別，頻偏估 計，位定時等信號調理處理，前定界用于幀的起始同步。如果物理頭過長就降低有效數據的 吞吐量。這就要求在一定的前導碼長度的要求下要快速的進行載波頻率估計并完成頻偏校 正。
[0003] 現有的方法通常通過估算差分延時相乘的角度，從中得到頻率偏差，如專利 [201210144850. X]，但是這種方法需要進行IQ兩路數據相除進行角度計算，在現有的數字 電路中或者專用數字信號處理器DSP中，除法運算都及其消耗硬件資源并且需要相對長的 延時才能到這個角度值。本方法在前導碼期間可以快速對載波偏差進行估計進而完成頻差 校正。
【發明內容】
[0004] 本發明針對現有技術上存在的問題，提出了一種可以在連續0101，或者1010前導 碼期間可以快速進行載波頻率估計的方法并進行校正。
[0005] 本發明采用的技術方案是：一種用于FSK信號的快速載波頻偏估計及校正的方 法，包括以下步驟：
[0006] 射頻信號經過射頻模塊進行下變頻到低中頻信號，輸出I/Q兩路至直接數字頻率 合成器進行相關運算得到一路基帶信號；
[0007] 經數字濾波器濾除高頻分量，再通過均值濾波器進行均值濾波得到直流分量；
[0008] 將直流分量輸入至均值-頻偏查找表得到頻偏，并反饋至直接數字頻率合成器修 正，抵消直接數字頻率合成器與I/Q兩路的頻率偏差。
[0009] 所述均值-頻偏查找表包括頻偏與直流的映射關系，其建立包括以下步驟：
[0010] 1)產生一串0101或1010的前導碼基帶信號；設置直接數字頻率合成器產生的低 中頻頻率，產生低中頻FSK兩個頻點的正余弦信號；
[0011] 2)設置載波頻率偏差，根據前導碼基帶信號產生低中頻FSK的I/Q兩路信號；
[0012] 3)對I/Q兩路信號和直接數字頻率合成器內產生的信號進行相關運算；對輸出后 的信號進行濾波，去除信號中的高頻分量，產生濾波后的信號；通過均值濾波器得到直流分 量；
[0013] 4)記錄設置的頻率偏差值與此時的直流值；返回步驟2)直到載波頻率偏差到達 范圍限值為止，得到頻率偏差與其對應的直流值。
[0014] 所述載波頻率偏差范圍為fH、4分別為低中頻FSK的兩個頻點，h為調 制指數。
[0015] 本發明具有以下有益效果及優點：
[0016] 1.本發明與現有的技術相比，未出現除法單元，在載波頻偏估計時對處理后的前 導碼信號只進行均值處理，未有除法等大的延時單元，通過查表就可以得到載波的頻率偏 差。
[0017] 2.具有速度快，結構簡單，性能穩定的特點。
[0018] 3.本發明的查找表可以根據通信中信噪比的要求，存入相適應的數據，滿足不同 環境下頻率偏差的估計。
【附圖說明】
[0019] 圖1載波頻率偏差估計及校正結構圖；
[0020] 圖2頻偏與直流對應關系圖；
[0021] 圖3直流值與頻率偏差查找表產生過程流程圖；
[0022] 圖4有較大頻偏與頻偏糾正后的信號示意圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面結合實施例對本發明做進一步的詳細說明。
[0024] 該方法是射頻前端接收到信號后把信號下變頻的低中頻，得到IQ兩路輸出。數字 電路部分對FSK下變頻后的兩個頻率進行相關運算，再濾波去除高頻分離。對處理后的前 導碼信號進行均值濾波處理，可以得到近似直流的值。這個值與載波頻率的偏差有相關性。 整個系統通過建模仿真，可以得到這個直流值與載波頻率偏差的關系，在一定范圍內具有 單調性，再把這個關系存入表中。通過信號處理后的均值濾波器的值就可以從表中查出對 應的頻率偏差值，再把這個偏差值反饋給前面的DDS中，就可以把載波頻偏進行糾正。
[0025] 本發明采用的技術方案是：
[0026] 步驟1，射頻前端接收到信號后把信號下變頻的低中頻，再IQ兩路輸出。
[0027] 步驟2，數字電路部分對FSK下變頻到低中頻的兩個頻率采用DDS技術進行相關運 算，再濾波去除高頻成分。
[0028] 步驟3,對經過數字信號處理后的前導碼信號進行均值濾波處理，得到近似直流的 值。
[0029] 步驟4,在事先經過系統仿真得到的直流值與頻偏關系的表中進行查表得到頻率 偏差值。
[0030] 步驟5,把從表中得到的頻率偏差估計值反饋給前面的DDS，消除頻率偏差。
[0031] -種用于FSK信號的快速載波頻偏估計及校正的方法，通過系統建模得到均值與 頻率偏差在一定范圍內存在單調的一一對應關系，通過存儲表值就可以完成通過均值得到 的直流進行頻偏估計，估計出的頻偏值可以直接返回給DDS，完成頻偏校正。
[0032] 本發明包括以下步驟：
[0033] 1)射頻信號經過射頻部分進行下變頻到低中頻信號，采用I/Q兩路給出數據。低 中頻范圍通常會選擇小于IOMHz。
[0034] 2)采用直接數字頻率合成器DDS，與輸入的I/Q兩路信號進行相關運算，經過數字 濾波濾除高頻成分。DDS的輸出頻率要與I/Q兩路信號低中頻頻率一致，這里不考慮頻率偏 差的影響。
[0035] 3)對數字濾波器輸出的信號進行求均值，得到直流分量。
[0036] 4)在預先存好的均值一頻偏查找表中得到估計出的頻率偏差。
[0037] 5)把頻率偏差反饋回DDS，進行頻偏糾正。
[0038] 圖1為載波頻率偏差估計及校正的結構框圖。射頻信號接收到接收機后經過射頻 模塊把射頻信號下變頻到低中頻信號，并且給出正交的I/Q兩路數據。由DDS在本地產生下 變頻后