载波频偏处理方法和装置及接收机的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明实施例涉及无线通信传输技术，尤其涉及一种载波频偏处理方法和装置及接收机。
【背景技术】
[0002]无线通信中，由于收发两端晶振频率的偏差或者其它一些因素(比如系统及电路的区别或者工作环境的不同)，使得发送信号的载波频率和接收端的本振频率并不完全相同，造成了收发两端的载波频率偏差。而且，两端的偏差频率还可能随着时间和外界环境的变化而变化，形成载波频偏漂移的现象。载波频偏也是无线通信中的一个常见现象。
[0003]目前使用的无线接收系统中，通过在接收机设置低通滤波器来滤除背景噪声以及带外的干扰，以保证整个接收机的接收性能。在设计该低通滤波器时，应使滤波器的过渡带尽可能短，阻带的抑制能力尽可能大，以更好的滤除噪声和干扰，通常将低通滤波器的通带带宽设置为一个固定的尽可能接近有效信号的带宽。
[0004]但是，在存在载波频偏的情况下，设置较窄的固定低通滤波器可能会直接滤除部分或者全部的有用信号，即使是使用反馈补偿方式，如果噪声较大或者滤除有效信号能量过多，也可能会造成频偏估计的错误，最终影响整个解调的性能。若将低通滤波器的通带带宽加大(比如放大到信号带宽加上可能的最大载波频偏)，则会引入更大的噪声，进而引起接收性能的下降，特别是当载波频偏的频率和信号带宽可比拟时，加大滤波器带宽对性能的影响会非常显著。
【发明内容】
[0005]本发明实施例提供一种载波频偏处理方法和装置及接收机，以解决在存在载波频偏的情况下，低通滤波器的固定带宽带来的影响处理性能的问题，以实现根据载波频偏动态调整低通滤波器的带宽。
[0006]第一方面，本发明实施例提供一种载波频偏处理方法，包括:
[0007]通过软硬件接口接收自动频偏控制模块发送的数据包频偏估计值；
[0008]对接收的所述数据包的频偏估计值进行采集统计，计算出收发模块之间的载波频偏统计值；
[0009]根据所述载波频偏统计值通过所述软硬件接口动态调整低通滤波器的带宽。
[0010]第二方面，本发明实施例提供一种载波频偏处理装置，包括:
[0011]接收模块，用于通过软硬件接口接收自动频偏控制模块发送的数据包频偏估计值；
[0012]频偏统计模块，用于对接收的所述数据包的频偏估计值进行采集统计，计算出收发模块之间的载波频偏统计值；
[0013]带宽调整模块，用于根据所述载波频偏统计值通过所述软硬件接口动态调整低通滤波器的带宽。
[0014]第三方面，本发明实施例提供一种接收机，包括:
[0015]包括软硬件接口、本地振荡器、低通滤波器、自动频偏控制模块、解调器以及如第二方面所述的载波频偏处理装置，其中所述载波频偏处理装置通过所述软硬件接口分别与所述本地振荡器、所述低通滤波器以及所述自动频偏控制模块连接通信。
[0016]本发明实施例一种载波频偏处理方法和装置及接收机，通过计算收发模块之间的载波频偏统计值并根据该载波频偏统计值通过软硬件接口动态调整低通滤波器的带宽，实现接收机在接收信号的过程中，动态调整低通滤波器的带宽，解决现有技术中，因低通滤波器的带宽固定导致的影响处理性能的问题。
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本发明载波频偏处理方法实施例一的流程图；
[0019]图2为本发明载波频偏处理方法实施例二的流程图；
[0020]图3为本发明载波频偏处理装置实施例一的结构示意图；
[0021]图4为本发明载波频偏处理装置实施例二的结构示意图；
[0022]图5为本发明接收机实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，本领域普通技术人员在没有作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。
[0024]实施例一
[0025]图1为本发明实施例一所提供的载波频偏处理方法的流程图。本实施例的方法适用于在接收机端存在载波频偏的情况。该方法由载波频偏处理装置执行，该装置通常以软件的方式来实现，集成在接收机中。本实施例的方法包括如下步骤:
[0026]步骤101、通过软硬件接口接收自动频偏控制模块发送的数据包频偏估计值。
[0027]本实施例中，数据包频偏估计值的具体算法可以保持系统的原有方法，比如对于频移键控(Frequency-shift keying,简称FSK)可以通过计算最大最小频差的平均值来估算频偏，对于相移键控(phase-shift keying，简称PSK)可以将载波恢复环路中环路滤波器的输出作为频偏的估计值，保持原有的频偏估计算法可以保证载波频偏补偿的结构和性能不受影响。同时，由于匹配滤波器的带宽较大，可跟踪的载波频偏范围更大，所以频偏估计算法的跟踪范围可以适当加大。
[0028]步骤102、对接收的该数据包的频偏估计值进行采集统计，计算出收发模块之间的载波频偏统计值。
[0029]通过统计获得的载波频偏统计值相对于硬件估算的频偏估计值更精确，因此对调整低通滤波器的带宽以及反馈补偿本地振荡器也更具参考意义。
[0030]本实施例中，优选地，对接收的该数据包的频偏估计值进行采集统计，计算出收发模块之间的载波频偏统计值，包括:选取接收的一个数据包的频偏估计值作为收发模块之间的载波频偏统计值；或者，选取接收的多个数据包的频偏估计值的平均值作为收发模块之间的载波频偏统计值。通过接收多个数据包来完成，可以将每个数据包所得到的载波频偏估计值进行算术平均，以提高频偏估计值的准确度。
[0031]步骤103、根据该载波频偏统计值通过该软硬件接口动态调整低通滤波器的带宽。
[0032]本步骤中，具体实施时，可以将该载波频偏统计值与对应的低通滤波器的带宽建立映射关系，比如设置一些标准载波频偏值V1，V2，V3…Vn分别对应于带宽B1，B2，B3…Bn。当该载波频偏统计值小于Vl时，通过该软硬件接口动态调整低通滤波器的带宽至BI ;当该载波频偏统计值大于Vl小于V2时，通过该软硬件接口动态调整低通滤波器的带宽至B2。同理，通过上述对应关系，依次类推进行动态的调整低通滤波器的带宽。
[0033]具体地，本实施里中该低通滤波器至少支持两种带宽，则根据该载波频偏统计值通过软硬件接口动态调整低通滤波器的带宽，也可以包括:初始化阶段时，通过软硬件接口将低通滤波器的带宽调整至大带宽，该大带宽为信号带宽与最大可能的载波频偏之和；正常工作阶段时，通过软硬件接口将低通滤波器的带宽调整至小带宽，该小带宽为信号带宽。举例来说，假设在系统初始化阶段，收发设备间的距离较近(比如航模玩具开始工作时，遥控器和玩具不会距离太远，设备安装对码过程中，主从模块也会比较接近)，接收端收到的信号质量较好，此时接收模块的软件可以将低通滤波器的带宽设置在大带宽的模式，这样可以保证滤波器不会对带有载波频偏的信号造成较大的衰减，有利于后续的频偏估计。在正常工作阶段时，在小带宽的模式下，滤波器的带宽和信号带宽一致，保证了接收机的性倉泛。
[0034]可选地，上述实施例中，该低通滤波器可以为单级的低通滤波器或多级的滤波器组。
[0035]相较于现有技术中，使用的载波频偏补偿方案中的低通滤波器带宽都是固定，那么当载波频偏较大时，低通滤波器的带宽必须放大，从而引起整个接收性能的下降，本实施例通过计算收发模块之间的载波频偏统计值并根据该载波频偏统计值通过软硬件接口动态调整低通滤波器的带宽，实现接收机在接收信号的过程中，动态调整低通滤波器的带宽，解决现有技术中，因低通滤波器的带宽固定导致的影响处理性能的问题。
[0036]实施例二
[0037]图2为本发明载波频偏处理方法实施例二的流程图，本实施在实施例一的基础上，增加将所述载波频偏软件估计值反馈给本地振荡器以及对所述载波频偏软件估计值更新步骤，如图所示，该方法具体包括:
[0038]步骤201、通过软硬件接口接收自动频偏控制模块发送的数据包频偏估计值
[0039]步骤202、选取接收的多个数据包的频偏估计值的平均值作为收发模块之间的载波频偏统计值。
[0040]步骤203、根据基于该软硬件接口接收的载波频偏硬件估计值周期性地更新该载波频偏统计值。
[0041]本步骤，在接收数据的过程中，基于所述软硬件接口读取载波频偏硬件估计值，并不停的更新所述载波频偏软件估计值，具体实施时，可以设置一定时器，根据设置的时间差周期性的更新该载波频偏统计值，比如将读取的载波频偏硬件估计值与原有的载波频偏软件估计值加权平均。因为在实际的工作环境中，载波频偏的漂移速度一般是较慢的，所以只要收发端保持一定的通信频率就可以保持对频偏漂移的跟踪。