专利名称：一种扩频系统的码片时钟频率偏差误差估计及校正的方法
技术领域：
本发明涉及一种扩频系统码片时钟频率误差估计及校正方法，特别涉及一种WiFi系统码片时钟频率误差估计及校正的方法。
背景技术：
扩频技术是将基带信号的频谱扩展到远大于基带信号带宽的过程。扩频通信具有较强的抗干扰，抗多径性能以及频谱利用率高、支持多址通信等特点。WiFi是一种将电脑网卡和手机等终端通过使用无线电进行相互连接的技术。现在已经广泛的应用在商务区，大学，机场，及其他公共区域。WiFi所使用标准是IEEE定义的802.11系列标准。802.1lb是使用直接序列扩频技术的协议。在发射端，待发送的数据被码片时钟信号扩频后形成宽带信号，并加以调制，然后通过天线将无线信号传输出去；在接收端，接收机用与发射机相同的码片时钟对宽带扩频信号进行解调解扩，从而恢复原有发射数据信号。由于发射机的码片时钟频率与接收端的码片时钟频率可能存在偏差，在接收端，这种偏差可能导致接收机无法完整地恢复发射机所传输的数据。因此，必须将发射信号中码片时钟误差估计出来，对接收机收到信号误差进行校正。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种扩频系统码片时钟频率误差估计及校正的方法，使接收端接收到码片时钟信号频率与发射机的码片频率保持一致。为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案:一种扩频系统的码片时钟频率偏差估计的方法，包括以下步骤:步骤1:接收天线将接收到的射频信号转换为数字基带信号后，将其抽样为L倍速数字基带信号；步骤2:对步骤I得到的L倍速数字基带信号进行第一次同步，找出一帧数据的起始位置，然后判断该帧数据的类型；步骤3:将步骤2得到的信号通过频域插值变成M倍速数据，其中，M=4*L，然后对M倍速数据进行第二次同步，找出一帧数据的起始位置；步骤4:对第二次同步后的数据进行频率偏差和相位偏差估计并去掉频偏、相偏；步骤5:提取步骤4得到的数据的I路数据，然后求出其I路数据的平均值I_n，将该I路数据与其平均值Im_相减，构成去掉直流偏移的新的I路数据IData ；步骤6:对步骤5得到的去掉直流偏移的新的I路数据IData进行线性拟合，求出所有的过零点序号；步骤7:对于每一个过零点序号Hii,选取Hi1-1, Hii和他们所对应的数据进行一阶线性拟合，求出实际的过零点值Ili ;
步骤8:根据过零点对应的码片个数Chipi和过零点时刻\的一阶线性关系求出实际码片时钟频率f；hip’，进而求出码片时钟频率误差Af ;步骤9:将步骤8得到的码片时钟频率误差Af补偿到实际码片时钟频率中，即可得到校正后的时钟频率。作为本发明的优选实施例，步骤I中，射频信号转换为数字基带信号的方法为:首先将射频信号进行下变频将其转换为中频信号，然后再将中频信号转换为数字基带信号；作为本发明的优选实施例，所述射频信号转换为基带信号后，通过低通滤波，将所需信号带宽以外的信号屏蔽掉；
作为本发明的优选实施例，所述步骤2和步骤3中所述的同步处理以找出一帧数据的起始位置的方法为:利用barker码对一帧数据的前面K个点进行滑动相关，其中，K>L*100，取相关系数最大的点，判断该点是否大于一个阈值，如果大于阈值，这个点就是一帧数据的起始位置；作为本发明的优选实施例，所述步骤2中判断一帧数据的前导类型的方法为:对同步后的数据截取一段数据分别与参考长、短前导序列进行互相关，然后将相关运算后的数据进行比较，如果长前导序列的相关结果大于短前导序列的相关结果，则判断该数据为长前导序列，否则为短前导序列；其中，截取的数据长度至少包含参考长前导序列和短前导序列的长度；作为本发明的优选实施例，步骤3中所述的频域插值方法为:先对L倍速数据后面进行补0，使其变为2的N次方个数据；对补O后的数据进行快速傅里叶变换；对傅里叶变换后的频域数据中间插0，0的个数由插值的倍数决定的；对频域插值后的数据进行逆快速傅里叶变换，完成插值运算；作为本发明的优选实施例，步骤4中所述频偏和相偏的计算方法为:将前导序列参考调制信号与实际接收信号符号进行共轭复乘求出第η个符号上的相位差θ η ;然后，根据相位累计偏移量θ n=2 31 *Af*Ts*n+Θ+(^对θ n进行一阶线性拟合，g卩en=k*n+b,其中，θη为频偏，Ts为码元持续时间，Θ为相位偏移，Φη为相位噪声，通过线性拟合得出系数k和b。作为本发明的优选实施例，步骤6中所述的过零点序号的判断方法为:对于第u个位置的I路数据IDatau,取前面M/2个点和后面的M/2-1个点，如果前面M/2个点的值全小于零并且后面M/2-1个点的数全大于零，或者前面M/2个点的值全大于零并且后面M/2-1个点的数全小于零，则第u个点为过零点；作为本发明的优选实施例，所述步骤8中所述的实际码片时钟频率f；hip’的计算方法为:令:实际的采样频率为fs，标准的码片时钟频率为f；hip，对于第i个过零点时刻[=J
J S
，其对应的码片个数为:chip = Chipil + "卜1，公式(I)
s J chip ^将公式(I)变形得到:0028]
权利要求
1.一种扩频系统码片时钟频率误差估计及校正方法，其特征在于:包括以下步骤: 步骤1:接收天线将接收到的射频信号转换为数字基带信号后，将其抽样为L倍速数字基带信号； 步骤2:对步骤I得到的L倍速数字基带信号进行第一次同步，找出一帧数据的起始位置，然后判断该帧数据的类型； 步骤3:将步骤2得到的信号通过频域插值变成M倍速数据，其中M=4*L，然后对M倍速数据进行第二次同步，找出一帧数据的起始位置； 步骤4:对第二次同步后的数据进行频率偏差和相位偏差估计并去掉频偏、相偏； 步骤5:提取步骤4得到的数据 的I路数据，然后求出其I路数据的平均值I_n，将该I路数据与其平均值Im_相减，构成去掉直流偏移的新的I路数据IData ； 步骤6:对步骤5得到的去掉直流偏移的新的I路数据IData进行线性拟合，求出所有的过零点序号； 步骤7:对于每一个过零点序号IV选取Hi1-U Hli和他们所对应的数据进行一阶线性拟合，求出实际的过零点值Ili ； 步骤8:根据过零点对应的码片个数Chipi和过零点时刻\的一阶线性关系求出实际码片时钟频率f；hip’，进而求出码片时钟频率误差Af ; 步骤9:将步骤8得到的码片时钟频率误差Af补偿到实际码片时钟频率中，即可得到校正后的时钟频率。
2.如权利要求1所述的一种扩频系统码片时钟频率误差估计及校正方法，其特征在于:步骤I中，射频信号转换为数字基带信号的方法为:首先将射频信号进行下变频将其转换为中频信号，然后再将中频信号转换为数字基带信号。
3.如权利要求1或2所述的一种扩频系统码片时钟频率误差估计及校正方法，其特征在于:所述射频信号转换为基带信号后，通过低通滤波，将所需信号带宽以外的信号屏蔽掉。
4.如权利要求1所述的一种扩频系统码片时钟频率误差估计及校正方法，其特征在于:步骤2和步骤3中所述的同步处理以找出一帧数据的起始位置的方法为:利用barker码对一帧数据的前面K个点进行滑动相关，其中，K>L*100，取相关系数最大的点，判断该点是否大于一个阈值，如果大于阈值，这个点就是一帧数据的起始位置。
5.如权利要求1或4所述的一种扩频系统码片时钟频率误差估计及校正方法，其特征在于:步骤2中判断一帧数据的前导类型的方法为:对同步后的数据截取一段数据分别与参考长、短前导序列进行互相关，然后将相关运算后的数据进行比较，如果长前导序列的相关结果大于短前导序列的相关结果，则判断该数据为长前导序列，否则为短前导序列；其中，截取的数据长度至少包含参考长前导序列和短前导序列的长度。
6.如权利要求1所述的一种扩频系统码片时钟频率误差估计及校正方法，其特征在于:步骤3中所述的频域插值方法为:先对L倍速数据后面进行补O，使其变为2的N次方个数据；对补O后的数据进行快速傅里叶变换；对傅里叶变换后的频域数据中间插0，0的个数由插值的倍数决定的；对频域插值后的数据进行逆快速傅里叶变换，完成插值运算。
7.如权利要求1所述的一种扩频系统码片时钟频率误差估计及校正方法，其特征在于:步骤4中所述频偏和相偏的计算方法为:将前导序列参考调制信号与实际接收信号符号进行共轭复乘求出第η个符号上的相位差θ η ;然后，根据相位累计偏移量θ^πΦΛ ^ ^η+θ+φ)^ θη进行一阶线性拟合，即0n=k*n+b，其中，θη*频偏，八为码元持续时间，Θ为相位偏移，Φη为相位噪声,通过线性拟合得出系数k和b。
8.如权利要求1所述的一种扩频系统码片时钟频率误差估计及校正方法，其特征在于:步骤6中所述的过零点序号的判断方法为:对于第u个位置的I路数据IDatau,取前面M/2个点和后面的M/2-1个点，如果前面M/2个点的值全小于零并且后面M/2-1个点的数全大于零，或者前面M/2个点的值全大于零并且后面M/2-1个点的数全小于零，则第u个点为过零点。
9.如权利要求8所述的一种扩频系统码片时钟频率误差估计及校正方法，其特征在于:步骤8中所述的实际码片时钟频率f；hip’的计算方法为:令:实际的采样频率为fs，标准 的码片时钟频率为f；hip，对于第i个过零点时刻(=Ts其对应的码片个数为:
全文摘要
本发明提供了一种扩频系统码片时钟频率误差估计及校正方法，接收天线接收到射频信号后，首先将其转换为数字基带信号，然后依次通过一次同步、频域插值、二次同步、去频偏和相偏、求过零点序号，得到实际的过零点值，最终通过过零点对应的码片个数和过零点时刻的一阶线性关系求出实际码片时钟频率，进而求出码片时钟频率误差，实现对时钟频率的补偿和校正，保证发射机的码片时钟频率与接收端的码片时钟频率一致，提高了接收机的解调性能，使接收机更好的恢复其接收到的数据。
文档编号H04B1/7073GK103188067SQ201310116238
公开日2013年7月3日 申请日期2013年4月3日 优先权日2013年4月3日
发明者白兵兵, 康永强, 钱宇锋, 姬翔, 张治 申请人:西安星河亮点信息技术有限公司