专利名称：一种信号频率的校正方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种信号频率的校正方法和装置。
背景技术：
在无线通信领域，无线电信号从发射天线传播到接收天线的过程中，由于反射、折射或者散射，在发射天线和接收天线之间会形成多种不同的传播路径，形成的多种传播路径简称为多径传播。其中，大气层对电波的散射、电离层对电波的反射和折射，以及山峦和建筑等地表物体对电波的反射都会造成多径传播。多径传播会导致信号的衰落和相移，还会由于接收天线的移动及其他原因，使得无线电信号的强度和相位等特性发生变化，因此需要对会产生多径传播的多径信道模型进行频率的校正，使多径信道模型的发射天线与接收天线的频率同步。
现有技术中，主要是通过全球定位系统(GPS, Global Position System)来实现发射天线与接收天线的频率同步，主要是先计算本振的频率，并将其与参考频率比较得到一个频率误差，再根据这个频率误差来调制本振电压牵引脚的控制电压来调整本振的输出频率。由于GPS具有很强的依赖性，如在室内或复杂环境可能无法实现频率同步。发明内容
本发明实施例提供了一种信号频率的校正方法和装置，可以快速的使发射天线与接收天线的频率同步。
一种信号频率的校正方法，包括:
根据发射信号获取相位；
确定相位与发射信号的频偏的对应关系；
根据相位获取晶振电压；
确定晶振电压与发射信号的频偏的对应关系；
根据相位与发射信号的频偏的对应关系和晶振电压与发射信号的频偏的对应关系对相位进行截取，使得在相同频偏下，相位与晶振电压的差值的绝对值最小。
一种信号频率的校正装置，包括:
第一获取模块，用于根据发射信号获取相位；
第一确定获取，用于确定第一获取模块中获取到的相位与发射信号的频偏的对应关系;
第二获取模块，用于根据第一获取模块获取到的相位获取晶振电压；
第二确定模块，用于确定第二获取模块中获取到的晶振电压与发射信号的频偏的对应关系；
截取模块，用于根据第一确定模块中确定到的相位与频偏的对应关系和第二确定模块中确定到的晶振电压与频偏的对应关系，对相位进行截取，使得在相同频偏下，相位与晶振电压的差值的绝对值最小。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点:
本发明采用先根据发射信号获取相位，继而确定获取到的相位与发射信号的频偏的对应关系，然后根据相位获取晶振电压，继而确定获取到的晶振电压与发射信号的频偏的对应关系，再根据相位与发射信号的频偏的对应关系和晶振电压与发射信号的频偏的对应关系对相位进行截取，使得在相同频偏下，相位与晶振电压的差值的绝对值最小。本实施例可以通过调节晶振电压来确定自适应收敛最快的相角的截取办法，可以快速的使发射天线与接收天线的频率同步。
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中信号频率的校正方法的流程图2是本发明实施例中信号频率的校正方法的一个示意图3是本发明实施例中信号频率的校正方法的另一个示意图4是本发明实施例中信号频率的校正装置的一个示意图5是本发明实施例中信号频率的校正装置的另一个示意图。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种信号频率的校正方法，可以快速的使发射天线与接收天线的频率同步。本发明实施例还提供相应的频率校正的装置。以下分别详细说明。
实施例一
本实施例将从信号频率的校正装置的角度进行描述，其中，该信号频率的校正装置是多径信道模型装置，具体的，该信号频率的校正装置可以为自动频率控制(AFC，Automatic Frequency Control)装置,其中，为了描述方便,本实施例将该信号频率简称为频率，其中，为了描述方便，本实施例以该频率的校正装置为AFC装置为例进行描述。请参阅图1至图3。
一种信号频率校正的方法，包括:先根据发射信号获取相位，继而确定获取到的相位与发射信号的频偏的对应关系，然后根据获取到的相位来获取晶振电压，继而确定获取到的晶振电压与发射信号的频偏的对应关系，再根据相位与发射信号的频偏的对应关系和晶振电压与发射信号的频偏的对应关系对相位进行截取，使得在相同频偏下，相位与晶振电压的差值的绝对值最小。
如图1所示，具体流程可以如下:
101、根据发射信号获取相位；例如，具体可以如下:
当发射天线向接收天线发射信号时，会产生一段长训练序列，该长训练序列的一个周期长度L为256码chip，其中，为了描述方便，本实施例中将该长训练序列称为第一长训练序列。将接收到的该第一长训练序列依次输入缓冲区，该缓冲区可以对输入的第一长训练序列起延时作用，经过缓冲区的延迟后，会得到第二长训练序列。
可选的，可以对第一长训练序列和第二长训练序列进行逐点乘法运算，得到乘法运算的结果，例如，具体可以如下:
101a、将第一长训练序列的实部与第二长训练序列的实部相乘，得到第一数据；
101b、将第一长训练序列的虚部与第二长训练序列的实部相乘，得到第二数据；
101c、将第一长训练序列的实部与第二长训练序列的虚部相乘，得到第三数据；
101d、将第一长训练序列的虚部与第二长训练序列的虚部相乘，得到第四数据。
以上得到的四组数据即是对第一长训练序列和第二长训练序列进行逐点乘法运算得到的结果。
可选的，可以对得到的乘法运算的结果进行加法运算，得到相位的实部和虚部。需说明的是，对乘法运算的结果进行加法运算是在始终保持一定长度的情况下进行累加，具体可以如下:
101g、将乘法运算中得到的第一数据与第二数据相加，得到相位的实部；
101h、将乘法运算中得到的第三数据与第四数据相减，得到相位的虚部。
其中，根据发射信号获取相位具体可参阅图2，图2是根据发射信号获取相位的流程图。具体的实现可以如下:
其中，将发射信号产生的第一长训练序列送入AFC装置中的缓冲模块(FIFO，First In First Out)进行储存，该缓冲模块为先入先出缓冲模块，其中，存储实部的可以是FIF0A，存储虚部的可以是FIFOB，其中，FIFO模块可以实现第一长训练序列的延时，得到第二长训练序列。
首先，对第一长训练序列和第二长训练序列进行逐点乘法运算，得到四组数据，其中，对将第一长训练序列的实部与第二长训练序列的实部相乘，得到第一数据；将第一长训练序列的虚部与第二长训练序列的实部相乘，得到第二数据；将第一长训练序列的实部与第二长训练序列的虚部相乘，得到第三数据；将第一长训练序列的虚部与第二长训练序列的虚部相乘，得到第四数据。然后将乘法运算得到的该四组数据进行加法运算，其中，将乘法运算中得到的第一数据与第二数据相加，得到相位的实部；将乘法运算中得到的第三数据与第四数据相减，得到相位的虚部。
需说明的是，以上只是在Ichip长训练序列下进行加法运算的结果，在一个周期长训练序列内，需要对前述乘法运算和加法运算的结果进行累加，其中，可以将上述结果送入窗口 window中进行累加。
例如，可以通过输入FIFO的值和FIFO输出的值共轭相乘得到最佳的相位的值S，具体可通过下面的式子进行计算:
S = (I+jQ) X (Γ -jQ')
其中，I为输入FIFO的相位的实部值；
I'为输出FIFO的相位的实部值；
Q为输入FIFO的相位的虚部值；
Q1为输出FIFO的相位的虚部值。
其中，FIFO模块可以对各窗口进行累加，然后通过加上输入FIFO的值并减去FIFO输出的值来实现乘法运算和加法运算，其中，可以将加法运算中所得的相位的实部和虚部送入各窗口中，进行下一步的加法运算，例如，可以将加法运算中所得的单个相位的实部送给windowA,将加法运算中计算所得的单个相位的虚部送给windowB,然后各自将窗口中的值进行累加，具体的，可以将累加的值存入实部寄存器中，相位的实部即是实部寄存器的的值加上输入windowA的值并减去输出windowA的值,相位的虚部即是实部寄存器的值加上windowB的值并减去输出windowB的值，由此输出具体的相位的实部和相位的虚部。
其中，通过上述步骤得到了相位的实部和相位的虚部后，还需要对该相位的实部和相位的虚部进行相位估计，得到相位。具体的，可以利用鉴相器的算法得到，可参见现有技术，此处不再赘述。
需说明的是，得到的该相位可以反应发射信号的频偏的大小。例如，输出的相位为M位，其中，M可以取24。其中，该相位的取值范围可以为-Ji 。
102、确定步骤101中获得的相位与发射信号的频偏的对应关系；例如，具体可以如下:
可以通过仿真获取相位与频偏的对应关系，具体的，可以对该AFC装置发射具有一定频率的发射信号，通过步骤101可以获得相位。例如，获得的相位可以是2QN格式的24位相位，该相位包括了 I位符号位,2位整数位和21位小数位。其中,根据相位特性,可以取该相位的高14位。
优选的，可以以根据发射信号的频率为7324Hz和4883Hz为例进行描述。通过仿真可以得到:当发射7324Hz的发射信号时，通过AFC装置，可以得到相位，其中，该相位对应的二进制数值为0100 1011 0110 00，而该二进制大于等于4824，又如，当发射4883Hz的发射信号时，通过AFC装置，可以得到相位，其中，该相位对应的二进制数值为0011 0010 010001，而该二进制大于等于3217，可以分别用如下形式表示:
7324Hz 对应于 :0100 1011 0110 00 ≥ 4824 ；
4883Hz 对应于:0011 0010 0100 01 ≥ 3217。
其中，对上述结果进行进一步计算:
4824/7324 = 0.6587，3217/4883 = 0.6588。
综上可得，频偏每增加1Hz，相位增加0.6588。因此，50Hz的频率对应的相位增长为:50Χ0.6588 = 33
103、根据步骤102中获取到的相位以获取晶振电压；例如，具体可以通过以下步骤获得晶振电压，请参阅图3，图3是本发明实施例中获取晶振电压的流程图:
103a、根据步骤102中获取到的相位得到相位变化量的绝对值；
其中，当发射天线向接收天线发射信号时，可以通过步骤102得到相位，此时，可将该相位记录下来，并且由这个记录的相位可以计算出该相位在当前帧的变化量和该变化量的绝对值，其中，相位在当前帧的变化量即为频偏值。
103b、将步骤103a中得到的相位变化量的绝对值与预设值进行比较，若相位变化量的绝对值大于预设值，则对相位进行更新；
其中，步骤103a中得到了相位变化量的绝对值，可以将该相位变化量的绝对值与预设值进行比较，若相位变化量的绝对值大于预设值，则需要对该相位进行更新；
需说明的是，由于噪声的影响，每帧计算出的相位会出现不稳定的情形，需要去掉由于噪声引入的高频抖动，需要对相位进行更新调整，让连续输入的若干帧中估计出来的相位是一个稳定的值，使得该相位即使有抖动，也是低频的抖动。具体可以通过以下方式实现相位变化量的绝对值的更新:
将相位与该相位对应的滤波系数进行乘法计算和加法计算。具体可参见现有技术，此处不再赘述。可选的，滤波系数可以为1/16、3/16、5/16或7/16，其中，对该滤波系数的数值不做限定，只需要满足低通滑动滤波特效即可。
103c、将相位进行模数转换，得到晶振电压。
对步骤102中获得的相位以及步骤103b中更新后的相位进行模数转换，其中，模数转换可以将模拟信号转换为数字信号，例如，该相位为N位相位时，对相位进行模数转换后可以得到一个用二进制代码来表示的晶振电压。其中，N为晶振电压的模数宽度，例如N可以取14。
104、获取步骤103中得到的晶振电压与发射信号的频偏的对应关系，
根据通过对AFC装置发射具有一定频率的发射信号，通过步骤103可以获得晶振电压，得到晶振电压与频偏的对应关系，需说明的是，获得的晶振电压值具有一定误差，但该误差是测量中不可避免的，可以忽略不计。
其中，通过大量的实验，发射信号的频率与对应的晶振电压可以如表一所示:
表一:频率与晶振电压的对应关系
权利要求
1.一种信号频率的校正方法，其特征在于，包括: 根据发射信号获取相位； 确定所述相位与发射信号的频偏的对应关系； 根据所述相位获取晶振电压； 确定所述晶振电压与发射信号的频偏的对应关系； 根据相位与发射信号的频偏的对应关系和晶振电压与发射信号的频偏的对应关系对所述相位进行截取，使得在相同频偏下，所述相位与所述晶振电压的差值的绝对值最小。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据发射信号获取相位具体包括: 获取接收发射信号时产生的第一长训练序列； 对第一长训练序列进行延时，得到第二长训练序列； 对第一长训练序列和第二长训练序列进行逐点乘法运算，得到乘法运算的结果； 将所述乘法运算的结果进行加法运算，得到相位的实部和虚部； 对相位的实部和虚部进行相位估计，得到相位。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对第一长训练序列和第二长训练序列进行逐点乘法运算，具体包括: 将第一长训练序列的实部与第二长训练序列的实部相乘，得到第一数据； 将第一长训练序列的虚部与第二长训练序列的实部相乘，得到第二数据； 将第一长训练序列的实部与第二长训练序列的虚部相乘，得到第三数据； 将第一长训练序列的虚部与第二长训练序列的虚部相乘，得到第四数据。
4.根据权利要 求3所述的方法，其特征在于，所述将所述乘法运算的结果进行加法运算，具体包括: 将所述第一数据与第二数据相加，得到相位的实部； 将所述第三数据与第四数据相减，得到相位的虚部。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述相位获取晶振电压具体包括: 根据所述相位得到相位变化量的绝对值； 将相位变化量的绝对与预设值进行比较，若相位变化量的绝对值大于预设值，则对相位进行更新； 将相位进行模数转换，得到晶振电压。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对相位进行更新包括: 将所述相位与所述相位对应的滤波系数进行乘法运算和加法运算。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于， 所述滤波系数为1/16、3/16、5/16或7/16。
8.一种信号频率的校正装置，其特征在于，包括: 第一获取模块，用于根据发射信号获取相位； 第一确定获取，用于确定第一获取模块中获取到的相位与发射信号的频偏的对应关系; 第二获取模块，用于根据第一获取模块获取到的相位来获取晶振电压； 第二确定模块，用于确定第二获取模块中获取到的晶振电压与发射信号的频偏的对应关系; 截取模块，用于根据第一确定模块中确定到的相位与频偏的对应关系和第二确定模块中确定到的晶振电压与频偏的对应关系，对相位进行截取，使得在相同频偏下，所述相位与所述晶振电压的差值的绝对值最小。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一获取模块包括: 缓冲模块，用于接收发射信号产生的第一长训练序列，并对第一长训练序列进行延时，得到第二长训练序列； 乘法器，用于对所述缓冲模块中的第一长训练序列和第二长训练序列进行逐点乘法运算，得到乘法运算的结果； 加法器，用于将所述乘法器中获得的乘法运算的结果进行加法运算，得到相位的实部和虚部； 鉴相器，用于将所述加法器中的相位的实部和虚部进行相位估计，得到相位，所述相位位于-JI和JI之间。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第二获取模块还包括: 相位转换模块，用于对所述鉴相器输出的相位进行相位转换，得到相位变化量的绝对值； 比较模块，用于接收相角转换模块中得到的相位变化量的绝对值，并将所述相位变化量的绝对值与预设值进行比较，若所述相位变化量的绝对值大于预设值，则对所述相位变化量的绝对值进行更新； 滤波模块，用于对控制字模块中需要进行更新的相位变化量的绝对值进行更新，其中，通过将所述相位与所述相位对应的滤波系数进行乘法运算和加法运算，其中，所述滤波系数为 1/16、3/16、5/16 或 7/16。
电压转换模块，用于将相位进行模数转换，得到晶振电压。
全文摘要
本发明实施例公开了一种信号频率的校正方法和装置。本发明实施例方法包括先根据发射信号获取相位，继而确定获取到的相位与发射信号的频偏的对应关系，然后根据获取到的相位获取晶振电压，继而确定获取到的晶振电压与发射信号的频偏的对应关系，再根据相位与发射信号的频偏的对应关系和晶振电压与发射信号的频偏的对应关系对相位进行截取，使得在相同频偏下，所述相位与所述晶振电压的差值的绝对值最小。本发明实施例可以通过调节晶振电压来确定自适应收敛最快的相角的截取办法，可以快速的使发射天线与接收天线的频率同步。
文档编号H04B1/711GK103166674SQ20111041854
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月14日 优先权日2011年12月14日
发明者严凯, 姜建, 沈杰, 刘海涛 申请人:无锡国科微纳传感网科技有限公司