[发明专利]频偏估计与消除方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及数字无线通讯领域，尤其是信号处理领域，具体涉及一种用于通信系统中，低中频过零检测接收机所接受信号的频偏估计与消除。

背景技术

在电子通信，特别是移动通信中，越来越多地采用相干解调方法，以提高通信系统的性能。比如在第三代移动通信(3rd Generation，简称“3G”)标准之一的宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，简称“WCDMA”)移动通信系统中，基站与移动台之间的上下行信道均采用了相干解调的信号检测方法。

相干解调的前提条件之一是接收端的解调载波必须与发送端的调制载波同频同相。而在实际应用中，由于各种原因使得接收端的解调载波不能保证与发送端的调制载波保持完全一致。首先，技术水平和发射机、接收机的体积和成本等条件都限制了收发两端本地晶振的精度和稳定性等指标；其次，对于移动通信的无线环境，发射机和接收机的相对移动所引起的多普勒效应会导致发射机和接收机之间额外的频率偏差。比如，在3G移动通信系统中，当相对移动速度达到120km/h时，若载波频率处在2GHz附近，则相应地将产生约250Hz的多普勒频移。这在卫星通信中将更加显著。针对此，在实际应用中，通常采用频偏估计和纠正方法来纠正由于无线信道等原因引起的收发频率偏差，以适用于相干解调技术，提高系统性能。

在无线通信环境中，由于多径传播所引起的多径衰落，将导致无线信号的畸变，不但幅度存在大范围的急剧波动，而且会叠加随机相差，这使得当前移动通信系统，尤其是当采用相位调制技术时，如二相键调制(Binary PhaseShift Keying，简称“BPSK”)、四相键调制(Quaternary Phase Shift Keying，简称“QPSK”)，接收信号的解调性能对相位变化非常敏感。因此在当前移动通信系统中，多采用信道估计等技术对无线信道传播引起的相位畸变进行准确估计和纠正，以提高信号解调性能。然而，信道估计等技术也要求收发双方的频偏在一定的范围内。事实上，当频偏较高时，信道估计的准确度和性能将急剧下降。因此，在多径信道环境下，也迫切需要频偏估计和纠正来进行频偏纠正，进而提高信道估计准确度和系统性能。

可见，在无线通信系统中，特别是多径信道环境下的移动通信系统中，频偏估计和纠正方法对于收发同步、相干解调以及信道估计都是至关重要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种基带信号直流偏置与中频信号频率偏移之间的对应关系，通过反馈系统，纠正频率偏移的方法。

本发明通过这样的技术方案解决上述的技术问题：

提供一种频偏估计与消除系统，该系统包括：

接收机，用以接受基带信号；

模数转换器，接收接收机接收到的将基带信号，并将其的模拟信号转变成单比特信号x(n)；

过零检测模块，对连接并接收模数转换器输入的单比特信号x(n)，并将单比特信号x(n)数字信号的绝对值进行微分，过零检测模块输出的信号y(n)是一串与基带信号频率相关的脉冲信号；

抽取滤波器，连接并接收由过零检测模块输入的脉冲信号，并输出N倍符号率的信号；

直流检测模块，将抽取滤波器输入的N倍符号率的信号，即经由抽取滤波器输出的信号，转换成并行的N路1倍符号率信号，之后再对N路信号同时进行采样同步和选择性滤波；

频偏估计模块，将直流检测模块的输出转换为频率偏置。

作为一种改进，直流检测模块包括采样同步模块，用以找出最佳采样路径，最佳采样路径的信噪比最优。

本发明还提供一种频偏估计与消除系统的频偏估计方法，该方法包括以下步骤：

提供一接收机，用以接受基带信号；

提供一模数转换器，将基带信号的模拟信号转变成单字节信号x(n)；

提供一过零检测模块，对模数转换器输入的单字节信号x(n)的绝对值进行微分，过零检测模块输出的信号y(n)是一串与基带信号频率相关的脉冲信号；

提供一抽取滤波器，连接并接收由过零检测模块输入的脉冲信号，并输出N倍符号率的信号；

提供一直流检测模块，将抽取滤波器输入的N倍符号率的信号转换成并行的N路1倍符号率信号，之后再对N路信号同时进行采样同步和选择性滤波；

提供一频偏估计模块，将直流检测模块的输出转换为频率偏置。