Msk差分檢測解調電路中頻率漂移補償裝置的製作方法
2023-05-15 11:01:06 3
專利名稱：Msk差分檢測解調電路中頻率漂移補償裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種MSK差分檢測解調電路中頻率漂移補償裝置，屬於通信系統中對 接收信號的頻率漂移補償領域。
背景技術：
IEEE802.15.4標準定義了低速無線個人域網絡(LR-WPAN)的物理層和媒體接入控制層 兩個規範。IEEE 802.15.4低速率、低功耗和短距離傳輸的特點使它適合應用於無線傳感器 網絡領域。IEEE 802.15.4物理層規定了兩個頻段，即2.4 GHz頻段和868/915 MHz頻段。 在全球通用的2.4GHz頻段，規範規定了採用O-QPSK調製方案和直序擴頻技術。
因為IEEE802.15.4標準採用的O-QPSK調製方案是帶半正弦波脈衝整形的O-QPSK調 制方案，所以這種調製方案等價於最小頻移鍵控(MSK)調製，可以採用MSK差分檢測解 調的方法及一定的編碼處理實現對IEEE802.15.4已調信號的解調。
頻率漂移是由於發射機與接收機的本地振蕩器(LO)無法達到理想標稱頻率而使接收 機下變頻得到的信號中心頻率落在預期頻率之外的頻率處。頻率漂移嚴重影響解調性能， 因此需要對其進行補償。
頻率漂移補償通常需要兩個步驟首先，要估計接收信號的中心頻率。要估計接收信號 的中心頻率需要頻率估計器，如Kay頻率估計器和Meyr頻率估計器，它們都需要進行複數 乘法、鑑相和累加等操作。估計出接收信號的中心頻率後，需要跟預期頻率進行比較，然 後根據這個差值去調整本地振蕩器的頻率或對矢量信號進行旋轉使其回到沒有頻率漂移的 位置。要調整本地振蕩器的頻率需要用直接數字式頻率合成器(DDS)來產生頻率可調的 本地載波，要進行矢量旋轉則需要進行複數乘法操作或用CORDIC算法實現。
實用新型內容
本實用新型要解決的技術問題是針對現有技術存在的缺陷提出一種MSK差分檢測解 調電路中頻率漂移補償裝置。
本實用新型MSK差分檢測解調電路中頻率漂移補償裝置，其特徵在於包括累加器、時 序控制器、常數除法器、常數減法器、偏移量寄存器和減法器，其中時序控制器的異步復位端分別與累加器的異步復位端、偏移量寄存器的異步復位端連接，時序控制器的時鐘信 號端分別與累加器的時鐘信號端、偏移量寄存器的時鐘信號端連接，時序控制器的累加使 能信號端接累加器的使能輸入端，時序控制器的鎖存信號端接偏移量寄存器的使能輸入端， 累加器的數據輸入端與接減法器的數據正輸入端連接，累加器的輸出端串接常數除法器後 接常數減法器的正輸入端，常數減法器的輸出端串接偏移量寄存器後接減法器的數據負輸 入端。
本實用新型利用了MSK差分檢測解調方法的特點，簡化了頻率漂移補償裝置，省去了 頻率估計裝置，僅需要一個累加器、 一個減法器和一些簡單的控制邏輯就能實現頻率漂移 補償。常數減法器和常數除法器都可以通過簡單的邏輯電路實現，非常節省硬體資源。
圖1是本實用新型頻率補償器的結構示意圖； 圖2是本實用新型頻率補償方法的流程圖。
具體實施方式
如圖1所示。本實用新型MSK差分檢測解調電路中頻率漂移補償裝置，其特徵在於包 括累加器、時序控制器、常數除法器、常數減法器、偏移量寄存器和減法器，其中時序控 制器的異步復位端分別與累加器的異步復位端、偏移量寄存器的異步復位端連接，時序控 制器的時鐘信號端分別與累加器的時鐘信號端、偏移量寄存器的時鐘信號端連接，時序控 制器的累加使能信號端接累加器的使能輸入端，時序控制器的鎖存信號端接偏移量寄存器 的使能輸入端，累加器的數據輸入端與接減法器的數據正輸入端、本裝置的數據輸入端連 接，累加器的輸出端串接常數除法器後接常數減法器的正輸入端，常數減法器的輸出端串 接偏移量寄存器後接減法器的數據負輸入端。
IEEE 802.15.4 O-QPSK基帶信號可以表示為
formula see original document page 4，其中/(0、 Q(O是經過半正弦波脈衝整形的基帶信號，J為虛部符 號，t為表示周期時間；
信號幅度設為l，已調信號可以表示為 formula see original document page 4
令formula see original document page 4則
formula see original document page 4(0 = c。s /9 (0 cos (2;r/力-sin (9sin (2;r/力 =cos(2;r/c"6>(0)
且代0 — arctan
=arctan「 sin,)
L朋J、cos 0(0,
如圖2所示。附加相位e(O包含了基帶信號的信息，MSK差分檢測解調方法就是從接 收信號中提取^(/)來實現解調的。其過程如下首先檢測出接收信號相對於載波的附加相
位e(O，然後把外)延遲一個碼元周期T得到外-r)，然後用^)減去外-r)得到差分相 位-^-r)，通過判決差分相位外)-^-r)的符號可以得到解調數據。 當存在頻率漂移，接收信號可以表示為
r (V) = cos (2;r/j + 6> (V) + △
=cos (<9( ) + A( ) + △. sin (2;r//)
其中Aw是角頻率漂移量；
令/(0 = cos (0 (0 + △ W) ， 0(0 = sin (0 + 得 = /(0 cos (2;r /力—g(/) sin (2;r /c,)
於是接收端檢測到的附加相位應為
= arctan
,QO))_______「 sin(0(,) + A—、
I(,)
=arctan
=6>(0 +紐
cos(S(0 + AW)
因此有w(o—"0—r) = (e (,)+△ w)—(卜"+△ w (卜r)) = e(o—6>g—r)+A"r
從上面的分析可以發現頻率漂移對MSK差分檢測解調的影響是使差分相位 ^卜r)向上或向下平移A6;r相位。IEEE 802.15.4物理層協議數據單元(PHY protocol
data unit, PPDU)有8個symbol 0作為前導碼，使用前面幾個symbol 0來完成能量檢測和
AGC等，剩餘的前導碼時間裡計算N (N為小於8的正整數)個symbol時間的差分相位的
均值，然後用這個均值減去沒有頻率漂移時這些前導碼的差分相位均值，就可以求得A^r， 然後令往後有用數據的差分相位e'(0-伊(卜r)都減去A^r相位，就可以得到經過補償後的
差分相位，從而補償了頻率漂移引起的差分相位偏移，整個流程如圖2所示。實現此流程 的裝置，即頻率補償器如圖l所示。in—resetn是低電平有效的異步復位信號，in—clk是時鐘 信號，in—enable是頻率漂移補償器的使能信號，當in—enable為高電平時頻率漂移補償器正 常工作，否則不工作。in_fcomp—on是頻率漂移補償的啟動信號，當in—fcomp—on為高電平， 時序控制器控制add—en信號置高，累加器開始累加差分相位in—data,時序控制器裡的計數 器同時開始計數，當計數器計數到預定的數值，計數器停止計數，時序控制器控制add_en 置低，累加器停止累加差分相位。累加器輸出的結果就是累加了N個symbol時間的前導碼 差分相位的和，這個結果被送到常數除法器，常數除法器將累加器的輸出結果除以累加次
5數得到前導碼差分相位的平均值，這個平均值被送到常數減法器，常數減法器將這個平均 值減去無頻率漂移無噪聲影響的前導碼差分相位標準均值，得到接收信號差分相位的偏移 量。這個偏移量被送到偏移量寄存器，當latch—en信號為高時，偏移量寄存器鎖存輸入的 偏移量用以對以後到達的差分相位進行補償，這個補償過程是通過減法器把in—data減去偏 移量寄存器的輸出得到out—data實現的。latch—en信號由時序控制器控制。
權利要求1.一種MSK差分檢測解調電路中頻率漂移補償裝置，其特徵在於包括累加器、時序控制器、常數除法器、常數減法器、偏移量寄存器和減法器，其中時序控制器的異步復位端分別與累加器的異步復位端、偏移量寄存器的異步復位端連接，時序控制器的時鐘信號端分別與累加器的時鐘信號端、偏移量寄存器的時鐘信號端連接，時序控制器的累加使能信號端接累加器的使能輸入端，時序控制器的鎖存信號端接偏移量寄存器的使能輸入端，累加器的數據輸入端與接減法器的數據正輸入端連接，累加器的輸出端串接常數除法器後接常數減法器的正輸入端，常數減法器的輸出端串接偏移量寄存器後接減法器的數據負輸入端。
專利摘要本實用新型公布了一種MSK差分檢測解調電路中頻率漂移補償裝置，屬通信系統頻率漂移補償領域。本實用新型所述裝置包括累加器、時序控制器、常數除法器、常數減法器、偏移量寄存器和減法器。本實用新型結構簡單，簡化了頻率漂移補償裝置。
文檔編號H04L27/00GK201341159SQ200920037529
公開日2009年11月4日 申請日期2009年2月10日 優先權日2009年2月10日
發明者昊 劉, 玲 唐, 姚國良, 時龍興, 蔣富龍 申請人:東南大學