[发明专利]相干解调频移键控调制信号的频率偏移估计方法及系统

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，具体涉及一种相干解调频移键控调制信号的频率偏移估计方法及系统。

背景技术

在数字无线通讯领域，频率偏移估计是常用的信号处理方法之一。

由于基站与移动台，或移动台与移动台之间的载波频率不可能绝对相等，因此接收机实际接收信号与期望的接收信号间存在一个较为固定的频率偏移。这种频率偏移在数字无线通讯领域是有害的，它可以降低信道估计的准确性、造成误码率上升。因此数字无线通讯系统中，接收机通常需要依据上行接收信号进行频率偏移估计，继而进行频率偏移补偿，以消除频率偏移所带来的种种有害影响。

对于信号调制，分为振幅键控ASK、移频键控FSK/GFSK、移相键控PSK。

基本原理都是用载波信号与数字基带信号相作用(不同的调制方式，计算公式不同)，在发送的输出端得到了已经被调制的高频信号，而在接受端要恢复出原来的数字基带信号，就需要解调，有两种解调方式，相干解调和非相干解调方式。

两种解调方式的根本差别在于，相干解调必须要恢复出相干载波，利用这个相干载波和已调制信号作用，得到最初的数字基带信号，而这个相干载波是和原来在发送端调制该基带信号的载波信号是同频率同相位的，而非相干解调不需要恢复出相干载波,所以比相干解调方式要简单。但是相干解调方式在大多数情况下，解调效果要好些。

所谓相干，泛泛地说就是相互同步，相干解调是指利用乘法器，输入一路与载频相干（同频同相）的参考信号与载频相乘。

比如原始信号A与载频cos(ωt+θ)调制后得到信号Acos(ωt+θ)；

解调时引入相干（同频同相）的参考信号cos(ωt+θ)，则得到：

Acos(ωt+θ)cos(ωt+θ)

利用积化和差公式可以得到

A*1/2*[cos(ωt+θ+ωt+θ)+cos(ωt+θ-ωt-θ)]

=A*1/2*[cos(2ωt+2θ)+cos(0)]

=A/2*[cos(2ωt+2θ)+1]

=A/2+A/2cos(2ωt+2θ)

利用低通滤波器将高频信号cos(2ωt+2θ)滤除，即得原始信号A。

因此相干解调需要接收机和载波同步。

而非相干解调不使用乘法器，不需要接收机和载波同步。

解调方式为非相干解调的情况下，无需准确估计频率偏移。对于相干解调，能大幅提高接收机的性能，但必须准确估计频率偏移。

我们将接收的GFSK/FSK信号表示为：

x(i)=c(i)ej(2πfdiT+θ)+n(i),i=1,2,...,Q]]>

这里c(i)代表理想接收信号，f_d代表频率偏移，θ代表相位偏移，T代表采样时间间隔，n(i)代表噪声。

由于GFSK/FSK信号的频率调制指数会以较大误差偏离其标准值（10%或更高），此误差会改变GFSK/FSK信号的相位，进而改变c(i)的取值，现有技术方案很难准确估计频率偏移。