[发明专利]无线频移键控通信频偏补偿电路和方法

说明书

本发明公开了一种无线频移键控通信频偏补偿电路和方法，属于无线通信技术领域，所述电路包括模数转换器、第一抽取模块、数字下变频器、第二抽取模块、频率偏移估计器、频移键控解调器、定时恢复模块、同步报头检测器、频率恢复模块、数控振荡器和差分解码与码元判决模块。粗略频率偏移估计值和限幅器误差组合，生成与接收信号中的频率偏移相关的控制信号，并传输到数控振荡器，自适应地调整振荡信号的中心频率，从而降低接收信号中的频率偏移。当频移键控通信系统出于成本考虑采用廉价晶振时，本发明提出的频偏补偿电路和方法可以自适应地校正接收信号中较大的频率偏移，特别是对于低数据速率应用，同时保持信号接收的高接收灵敏度。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种无线频移键控通信频偏补偿电路和方法。

背景技术

在无线频移键控（FSK，Frequency Shift Keying）通信系统中，发射端信号发射通道的中心频率和信号接收通道的中心频率必须完全相同，才能获得最佳性能。但是，在实际应用的通信系统中，由于例如发射器和接收器之间的晶体差异导致的异常，两端频率可能不同，从而导致通信错误。

例如，当在一对发射器和接收器中使用廉价晶振时，晶振提供的振荡信号的频率可能会在±25 ppm左右变化。接收机通过混频器单元将接收到的 928 MHz 输入射频信号频率转换为中频或基带信号时，本地振荡器晶体差异导致的最大信号频率偏移约为+46.4kHz（相对于发射器站点）。

另一方面，在典型的物联网应用中，为了在一对发射器和相应接收器之间，提高接收器的灵敏度、以延长长通信距离，用户可能会更倾向于在频移键控通信系统中使用较低数据速率，例如，大约为10 kbps(即10k比特/每秒)，并通过精确滤波去除信号带外噪声，提升信噪比(Signal-to-Noise Ratio, SNR)。然而，由于本地振荡器造成的频率偏移，接收信号频率很可能落在窄带滤波器的频率通带之外，在这情况下，接收信号在进入数据解调单元后无法顺利提取数据。如果希望在窄带精确滤波后进行数据解调，则无线电信号中的频率误差肯定要在窄带精确滤波之前进行校正。

因此，特别是对于低数据速率应用，需要频移键控接收器能够自适应地或准确地调整来自本地振荡器的参考信号之中心频率，进而减少接收信号中的频率偏移到最低水平，以便在数字基带信号处理中进行精确滤波，实现高灵敏度信号接收和解调。

参考文献1：IEEE std. 802.15.4g-2012, Amendment 3: Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Data-Rate, Wireless, Smart Metering Utility Networks,Apr. 27, 2012。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种无线频移键控通信频偏补偿电路和方法。

为了解决上述技术问题，第一方面，公开了一种无线频移键控通信频偏补偿电路，包括模数转换器、第一抽取模块、数字下变频器、第二抽取模块、频率偏移估计器、频移键控解调器、定时恢复模块、同步报头检测器、频率恢复模块、数控振荡器和差分解码与码元判决模块。

所述模数转换器，用于接收频移键控信号，并转换为数字信号。

所述第一抽取模块，用于对所述数字信号执行滤波和抽取，获得第一抽取信号。

所述数字下变频器，用于将所述第一抽取信号结合数控振荡器输出信号，转换为基带正交频率信号。

所述第二抽取模块，用于对所述基带正交频率信号执行滤波和抽取，获得第二抽取信号；所述第二抽取模块由一个以上的抽取滤波器级联而成。