[发明专利]在低信噪比条件下的自动频率控制

说明书

相关专利申请案

本申请案主张2010年12月23日申请的József G.Németh和Péter Sz.Kovács的标题为“在低信噪比条件下的自动频率控制(Automatic Frequency Control Under Low Signal-to-Noise Conditions)”的共同拥有的第61/426,942号美国临时专利申请案的优先权，为了所有目的，所述申请案在此以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及数字通信，且更特定来说，涉及在低信噪比条件下的自动频率控制。

背景技术

移动无线装置中所使用的发射器和接收器(收发器)的载波频率由固定的有限精确度晶体振荡器合成。因此，在一对通信的无线装置中，在相应发射器与接收器的载波频率之间可存在一差异，且所述差异(载波偏移)显现于经解调的基带信号中。尽管数字技术可通过修改接收到的信号串流来移除载波偏移(CFO)的效应，如同所述接收到的信号串流已通过恢复的发射器载波频率来解调；仍将此称作自动/自适应频率控制(AFC)。由载波偏移引起的变换为确定性的，但所述信号串流还载运噪声。为了不成为瓶颈，AFC数字技术应至少容忍噪声以及基带处理的剩余部分也应容忍噪声。

AFC确定载波偏移(“自动跟踪(lock onto)发射器载波”)所用的时间延长了所需的发射帧前同步码，因此缩短(经由无线电接通时间的增加)了电池寿命，因而提高了无线装置的操作成本。AFC可补偿的载波偏移的量确定所需振荡器晶体容限，因而影响了装置的购买成本。

发明内容

因此，需要一种用于AFC的有效方法，所述方法降低可接受S/N(信噪比)阈值、放宽晶体容限要求、最小化获取(锁定)时间和重新使用原本用于符号解码中的硬件资源，从而显著减小其实施所需的任何额外硬件的大小。另外，开放环路操作由于其实现并行运作多个AFC而为优选的，并行运作多个AFC为需满足极端通信条件时所必需的。

根据一实施例，一种用于根据无线收发器的无线电确定存在于经取样数字信号中的载波频率偏移和对应的样本间相移的方法可包含以下步骤：a)将待补偿的载波频率偏移(CFO)范围[-ΔΩ，ΔΩ]均一地划分为‘N’个长度间隔，使得Δω＝2·ΔΩ/N＜δ/(T·L)，其中δ＜1，T为取样周期，L为样本中前同步码模式的长度，且所述不等式设定值N的下限，其中δ为直接相位计算的“可行范围”的正规化长度；b)选择步骤a)中所确定的所述间隔的中点值Δω₀Δω₁...Δω_N-2Δω_N-1；c)将I-Q格式输入信号...s_is_i+1...s_i+L-1...的样本串流同时连接到从0到N-1编号的N个“旋转和相关”单元，且将步骤b)中计算出的每一中点值指派到相同编号的“旋转和相关”单元；d)将N个“旋转和相关”单元的A输出依序连接到“平滑和选择”单元的输入；e)基于外部触发器启动所述“旋转和相关”单元，所述外部触发器指示所述输入信号串流中的前同步码模式边界；f)运作完整的旋转和相关循环，而所述旋转和相关单元消耗L个输入样本且在极坐标中计算相关向量其中P＝[p₀p₁...P_L-1]为长度L的所述经取样的前同步码模式，*指示复共轭，且T为所述取样周期(样本间延迟)；g)在完成旋转和相关循环时，“平滑和选择”单元首先沿着Δω轴对接收到的量值进行滤波，以便减少所述输入信号样本串流中的大噪声尖峰的效应，接着输出Δω^max，其为最大所得相关量值的值所属的间隔中点值，进一步包含指示循环成功的输出；h)保存Δω^max以供进一步处理；i)如果所述成功指示为拒绝，则放弃所述计算和发信号通知假前同步码锁定；j)如果所述成功指示为重试，则需进行的动作取决于仍留下的前同步码模式周期的数目，其中需要至少2个周期以从所述相位计算消除随机初始相位，如果仅留下2个周期，则放弃所述计算且用信号发出假前同步码锁定，否则，以步骤e)开始通过相同参数对所述输入的接下来的L样本区段执行所述步骤；k)如果所述成功指示为接受，则保留Δω^max作为Δω_coarse且进行到步骤1；1)通过以下操作来寻找精细化：选择在先前确定的Δω_coarse上居中的确保最终结果的所需精确度的最短间隔，将所述最短间隔划分为N个间隔，定位间隔中点，且接着通过这些间隔中点运作步骤e)到g)与所留下前同步码模式周期一样多的次数，且在过程期间，对所述两Δω^max求平均以获得其最终计算值；m)所述平均Δω^max在前同步码模式周期内积累相移已知线性相位特性的斜率，根据Δω^max确定CFO值Δω_final，其中所述积累的相移将为0；以及n)使用用于所述AFC中的补偿。