自动频率控制中的新型载波频偏抑制方法与流程

本发明涉及无线电监测领域，具体地，涉及自动频率控制中的载波频偏抑制方法。

背景技术：

在无线通信体系中，自动频率控制能够使本地载波信号的频率与接收信号的频率保持同步，在发射信号不稳定时也能进行稳定接收，从而提高抗干扰能力。自动频率控制需要一种有效的载波频偏抑制方法，目前已有的载波频偏抑制方法有基于二阶数字锁相环的频偏抑制方法，滑窗最大最小值法和滑窗平均值法。基于二阶数字锁相环的频偏抑制方法主要存在有用信号的低频分量被滤除、采用fpga实现时会消耗较多的硬件资源等缺点。滑窗最大最小值法易于fpga实现，能够适应更大的频偏变化率而不会造成信号的明显损失，适用性更强，但抗干扰能力弱。滑窗平均值法具有计算量小、易于fpga实现等优点，且抗干扰能力强，估计值更逼近真实值，已有的滑窗平均值法实现自动频率控制框图如图1所示，是在数字鉴相后进行数字鉴频，然后采用正负分离判决后累加平均的方法计算频偏估计值，具体实现步骤如下：

第一步，数字鉴相即从下变频后的i(n)、q(n)求出当前状态的瞬时相位

第二步，数字鉴频即计算相邻状态的相位差：

第三步，对采用正负分离判决后累加平均的方法计算出平均估计值y(n)，具体实现框图如图2所示；

选择合适的“+”判决门限和“-”判决门限，大于“+”判决门限的值时频偏值在累加器(+)中累加，小于“-”判决门限的值时频偏值在累加器(-)中累加。最后，当达到累加深度时才进行平均值的计算。

从上述分析可以看出，已有的滑窗平均值法需要较多的存储空间以及累加过程中的位数扩展的不确定性，浪费fpga资源，不便于工程实现。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种计算方式简单，易于实现的自动频率控制中的新型载波频偏抑制方法。

根据本发明提供的自动频率控制中的新型载波频偏抑制方法，包括：

步骤1、从下变频后的i(n)、q(n)信号进行数字鉴相，计算当前状态的瞬时相位

步骤2、计算滑窗两头的瞬时相位差除以滑窗长度n求出平均估计值y(n)，

其中n为滑窗长度，在i(n)、q(n)信号为角度调制信号的状态下，n＞fs/f0，fs为抽取后采样率，f0为基带信号频率。

优选的，还包括：

步骤3、频偏δf＝k*y(n)*fs，k为测试定标值；

步骤4、修改本地载波频率值为f+δf，f为解调设置初始频率。

优选的，当前状态的瞬时相位

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明只需要数字鉴相，不需要数字鉴频，不需要判决及滑窗长度为n的数据累加，只需要计算滑窗两头的瞬时相位差除以窗长度n即可求出平均估计值y(n)，从而利用y(n)和抽取后采样率fs计算频偏δf，反馈给本地载波，修改本地载波频率值，实现载波频偏抑制，从而达到自动频率控制的目的。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为现有的滑窗平均值估计法实现自动频率控制框图；

图2为现有的正负分离判决后累加平均法框图；

图3为本发明提供的新型载波频偏抑制框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图3所示，本发明对滑窗平均值法进行改进，通过算法推导，直接对鉴相后的相位信号进行运算，实现有效的载波频偏抑制。

自动频率控制对数字下变频后的i、q信号进行数字鉴相，计算出各点的瞬时相位，通过数字鉴频得到频率输出，由于此时的频率值中还包含有载波频偏成分，经过载波频偏抑制算法消除载波频偏的影响。具体实现步骤及公式推导如下：

从下变频后的i(n)、q(n)，求出当前状态的瞬时相位

反正切可以用cordic算法实现，但是直接求arctan()的值求出的信号可能出现波形跳变，严重失真，需要相位修正。

求修正序列c(n)：

c(0)＝0

则修正后的相位

计算相邻状态的相位差：

对用滑窗平均值法计算出平均估计值y(n)；

根据以上公式推导，在已有的滑窗平均值法的基础上进行改进，只需要数字鉴相，不需要数字鉴频，不需要判决及滑窗长度为n的数据累加，只需要计算滑窗两头的瞬时相位差除以窗长度n即可求出平均估计值y(n)。

因此，本发明的具体步骤包括：

步骤1、从下变频后的i(n)、q(n)信号进行数字鉴相，计算当前状态的瞬时相位

步骤2、计算滑窗两头的瞬时相位差除以滑窗长度n求出平均估计值y(n)，

其中n为滑窗长度，在i(n)、q(n)信号为角度调制信号的状态下，n＞fs/f0，fs为抽取后采样率，f0为基带信号频率.

步骤3、频偏δf＝k*y(n)*fs，k为测试定标值；

步骤4、修改本地载波频率值为f+δf，f为解调设置初始频率。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。