[发明专利]一种用于蓝牙接收机的码元波形频率偏移补偿的方法

说明书

技术领域

本发明涉及信号处理领域，尤其涉及一种用于蓝牙接收机的码元波形频率偏移补偿的方法。

背景技术

蓝牙技术联盟在2009年12月推出蓝牙4.0版本，并在2010年底公布4.0版本的相关数据，并将传统蓝牙技术、低功耗蓝牙技术、高速蓝牙技术三种规格合为一体。频率偏移是指收发双方载波中心频率的初始偏移。由于实际通信中，收发双方的射频性能不同，做到射频频率的完全一致是不可能的。因此解调电路中需要设计频率偏移消除电路。

低功耗蓝牙4.0中物理层使用调制指数为0.5的GFSK调制方式，并结合自适应调频技术在40个信道上随机调频。其帧结构由8比特前导码开始，紧接着是32比特接入地址，之后是PDU和CRC校验位。由于低功耗蓝牙4.0使用GFSK调制，所以传输的信息包含在瞬时频率中，频率偏移的出现不可避免也是影响信号解调的最大因素之一。

对低功耗蓝牙4.0中物理包的接收过程首先是包头的检测，由于前导码和接入地址是已知的，通常使用相关器或者匹配器来检测接入地址。相关器的另一端为本地存储的理想前导和接入地址上采样至采样速率，当相关器的输出大于预设的门限就认为以极大的概率检测到了前导和接入地址。此时根据相关器峰值的位置推断出前导码对应的位置，利用统计特性将前导码相加求和的值视为初始频偏。由于前导码的长度比较短，因此这种载波频偏估计方法的估计值误差比较大。

发明内容

针对低功耗蓝牙前导码短，可提供给载波频偏估计和补偿的时间短这一技术难点，克服现有技术的不足，本发明提供了一种用时短、高精度的载波频偏估计与补偿算法。

根据上述目的，本发明提供一种用于蓝牙接收机的码元波形频率偏移补偿的方法，所述方法包括：a)对码元波形执行差分操作，以去除波形中直流量；b)根据预设的前导码，检测差分后码元波形的前导码；c)计算差分后码元波形的所述前导码的过零点；d)从所述过零点开始，对差分后的所述码元波形进行累加，得到补偿后码元波形。

在一实施例中，所述差分的操作进一步得到对应的单比特数据，所述步骤b)进一步包括：将所述单比特数据与所述预设的前导码进行匹配操作，若匹配度大于匹配度阈值，则检测到所述前导码。

在一实施例中，d)计算所述差分后码元波形的最大值。

在一实施例中，所述步骤d)进一步包括：将所述差分后码元波形对应的每一个值按二进制有符号数列出；提取每一个值对应的二进制数的各个位置的比特；将每一个值对应的二进制数的相同位数处的比特，组成为该位数对应的第n位二进制数，其中n代表该比特在每一个值对应的二进制数中的位数；对最高位二进制数取反；将取反后的最高位二进制数和除了最高位二进制数的各第n位二进制数做与运算；e)若所述与运算的结果不全为零，则将该运算结果与其他的第n位二进制数做与运算；循环所述步骤e)，直到所有的第n位二进制数都参与了所述与运算，并得到最终运算结果；所述最终运算结果中为1的位置对应所述最大值的位置。

在一实施例中，所述前导码为8比特数据。

在一实施例中，所述匹配的步骤进一步包括：对所述差分后码元波形进行判决，得到判决值；将所述判决值与所述预设的前导码进行匹配操作。

本发明提供的频率偏移补偿的方法，包括差分、前导码检测、检测后前导码的过零点计算和波形还原，得到不含频率偏移量的码元波形。

附图说明

图1示出了频率偏移对码元波形的影响；

图2示出了本发明一个方面的原理框图；

图3示出了匹配操作的原理示意图；

图4示出了前导码的过零点位置的波形对应关系图；

图5示出了叠加了直流分量的波形图；

图6示出了最大值计算的原理框图；

图7示出了频偏补偿后modelsim的仿真结果；

图8示出了使用Quartus II的在线逻辑分析仪进行仿真的结果。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。