CN101291316B - 一种应用于无线中程传感网络的afc装置 - Google Patents
一种应用于无线中程传感网络的afc装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101291316B CN101291316B CN2008100600679A CN200810060067A CN101291316B CN 101291316 B CN101291316 B CN 101291316B CN 2008100600679 A CN2008100600679 A CN 2008100600679A CN 200810060067 A CN200810060067 A CN 200810060067A CN 101291316 B CN101291316 B CN 101291316B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- out buffer
- point
- buffer module
- frequency deviation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Abstract
本发明涉及公开了一种应用于中程传感网络的AFC(Automatic Frequency Control，自动频率控制)装置，包括频偏估计模块，频偏补偿模块，帧检测模块和信号解调模块，频偏估计模块包括利用长码计算相关值模块，计算频偏模块，帧间估计更新调整模块。频偏补偿模块实现一个相位旋转功能的模块。本发明具有实现复杂度较低，估计精度较高，调试简单，数字模块和射频模拟模块相对独立等特点。本发明适用于移动环境中的基于OFDM调制方式的无线接收机中。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)体制的无线中程传感网络的传输节点，尤其涉及其中的AFC频偏自动调整装置。
背景技术
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)是一种高效的数字信号传输方式。它的一个主要优点是各个子载波相互正交，从而在多径信道中能以近乎最佳的性能传输数据。通常信号通过信道以后会产生一定的失真，破坏系统的正交性，从而使系统出现ISI(Inter Symbol Interference，符号串扰)以及ICI(Inter channel Interference，子信道串扰)。如果信道失真是线性的，那么通过在OFDM时域信号帧与帧之间引入保护间隔，即通常所说的CP(Cyclic Prefix，循环嵌缀)，就可以减弱符号串扰及子带串扰得影响。如果保护间隔的长度大于或等于信道的群时延差，那么正交性完全保证，此时OFDM系统不存在ISI和ICI。
可是，在无线信道中，或者由于多普勒频移效应，或者由于收发端载波不一致，从而使OFDM系统的收发两端产生频率偏移，破坏系统的正交性，导致整个系统的性能严重下降。频偏是由于收发晶振不可能很准确地定位到同一个频率，晶振还有个稳定度的概念。为此，有人给出了修正频偏的方法，就是在基带处理单元中给出频偏送给射频模块控制压控振荡器进行频偏纠正，见图1。这种方法给调试带来困难，而且射频链路和基带处理单元不够独立。给调试测试带来困难。在频偏估计方法方面，有人利用在接收机中收到的前后两帧OFDM数据直接估算频偏大小，并对所有数据进行校正。在噪声较小时这种方法是有效的，可是噪声很大时，这种方法会对频偏的估算带来很大的负面影响。同时某些实际情形中，频偏有可能是一种缓慢的波动过程，这种方法也不能很好的适应频率的偏移。另外，很多方法仅给出了频偏的估计算法，而并未处理由于频偏校正时所出现的相位旋转问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于中程传感网的AFC装置，
本发明要解决的是现有的AFC装置的调试困难，射频链路和基带处理单元不够独立，在噪声很大时，频偏的估算不够精确，不能很好的适应频率的偏移等问题。
为了达到上述目的，本发明包括频偏估计模块，频偏补偿模块，帧检测模块和信号解调模块。频偏估计模块包括：利用长码计算相关值模块，计算频偏模块，帧间估计更新调整模块。
所述的利用长码计算相关值模块包括：先入先出缓冲模块，乘法器，加法器；先入先出缓冲模块与乘法器相连，乘法器与加法器相连。
先入先出缓冲模块用于保存输入的长训练序列，送给乘法器进行相关运算。数据是依次输入此先入先出缓冲模块的，再从此先入先出缓冲模块中取数据，取得离现在最近存输时间的数据。
乘法器用于将前后L(长训练序列一半的长度)个数据点进行相关运算，计算值送给加法器。将当前接收到的信号点与先入先出缓冲模块中最后输入的那个点进行相关运算，当前点的实部与先入先出缓冲模块点的实部相乘，当前点的实部与先入先出缓冲模块点的虚部相乘，当前点的虚部与先入先出缓冲模块点的实部相乘，当前点的虚部与先入先出缓冲模块点的虚部相乘。
加法器用于当前点的实部与先入先出缓冲模块点的实部相乘的结果，和当前点的虚部与先入先出缓冲模块点的虚部相乘的结果进行相加，得到相关值的实部。当前点的虚部与先入先出缓冲模块点的实部相乘的结果，和当前点的实部与先入先出缓冲模块点的实部相乘的结果的负数进行相加，得到相关值的虚部。
所述的计算频偏模块包括：先入先出缓冲模块，加法器，实部寄存器，虚部寄存器，相位计算模块，/L除法器。
先入先出缓冲模块用于保存输入的长训练序列，送给乘法器进行相关运算。数据是依次输入此先入先出缓冲模块的，再从此先入先出缓冲模块中取数据，取得离现在最近存输时间的数据。
加法器用于将先入先出缓冲模块中的当前数据进行累加运算。相位计算模块用于计算加法器累加后的值的相位。/L除法器用于计算相邻数据点的频偏。
所述的频偏补偿模块是一个相位旋转模块，/L除法器得到的相位偏差直接送入频偏补偿模块进行相位旋转实现频偏补偿功能。
本发明中，AFC通过长前导码(长码)来实现的。长码长度为256chip。AFC采用2个阶段进行，第一阶段中采用长前导码进行频偏估计的计算，第二阶段中频偏估计值在帧间的更新调整。在连续若干帧，估计出来的频偏值应该是一个稳定的值，即使有抖动，也是低频的抖动。因此，在上面的估计中可以加入一个低通滤波步骤，去掉由于噪声引入的高频抖动，本发明使用的是帧间平均的一个低通过程。
本发明给出了一种自适应频偏校正算法，能实时跟踪频率变化，同时在大的噪声环境下也能估算出频偏的大小。同时，本发明由于直接在基带部分完成频偏估计和补偿，在射频端就不需要加入模拟的AFC，所以能严格控制AFC的工作时序，避免在OFDM符号内部射频AFC增益的变化，削除了接收链路对OFDM符号正交性的影响。
综上所述，本发明具有实现复杂度较低，估计精度较高，调试简单，数字模块和射频模拟模块相对独立等优点。本发明适用于移动环境中的基于OFDM调制方式的无线接收机中。
附图说明
图1为现有的AFC装置结构图。
图2是本发明的适用于OFDM系统的AFC装置结构图。
图3是本发明的频偏补偿模块结构图。
图4是本发明的长码计算相关值模块的结构图
图5是本发明的计算频偏值模块的结构图
附图4中的FIFO：先入先出缓冲；I：长训练序列的实部输入信号；Q：长训练序列的虚部输入信号；Real：长训练序列相关值的实部输出；Imag：长训练序列相关值的虚部输出。附图5中的Real：长训练序列相关值的实部输入；Imag：长训练序列相关值的虚部输入；FIFO：先入先出缓冲；Phase offset：相位偏移值。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述。
图1中给出的是现有的AFC装置结构图。图1中的射频接收链路送给基带处理单元的基带信号，是经过频偏补偿后的信号。这个信号送给帧检测模块进行帧同步。找到长码后进行频偏估计运算，估计出的频偏值送到射频接收链路的频偏补偿模块进行频率校正。该种方法的缺点在于，需要模拟的频偏补偿，不能严格控制AFC的工作时序。基带处理单位和射频模拟链路的反馈会影响到OFDM的正交性，并且给AFC调试工作带来困难。
图2是本发明的适用于OFDM系统的AFC装置结构图。从图中我们可以看到，本发明是直接在基带部分完成频偏估计和补偿，在射频端就不需要加入模拟的AFC，所以能严格的控制AFC的工作时序，避免在OFDM符号内部射频AFC增益的变化，削除了接收链路对OFDM符号正交性的影响。
如图2所示，本发明的装置结构图包括：频偏估计模块，频偏补偿模块，帧检测模块和信号解调模块。频偏估计模块的结构见图3，它包括利用长码计算相关值模块，计算频偏模块，帧间估计更新调整模块。
所述的利用长码计算相关值模块的结构见图4，它包括先入先出缓冲模块，乘法器，加法器；先入先出缓冲模块与乘法器相连，乘法器与加法器相连。
下面介绍下长码计算相关值的具体工作过程。长码送入存储实部和实部的FIFO(First In First Out，先入先出缓冲)模块，存储实部的是FIFO模块41，存储虚部的是FIFO模块42，FIFO模块来实现L周期的延时，通过输入FIFO的值和FIFO输出的值共轭相乘得到相关值的中间结果II′，QQ′，I′Q，IQ′，见下面式子。
S×S′＝(I+jQ)×(I′-jQ′)＝(II′+QQ′)+j(I′Q-IQ′)
其中S为输入FIFO的值，S′为FIFO输出的值，I是S的实部，Q是S的虚部，I′是S′的实部，Q′是S′的虚部。
乘法器43计算的是输入FIFO的值的实部与FIFO输出的值实部的乘法II′。
乘法器44计算的是输入FIFO的值的实部与FIFO输出的值虚部的乘法IQ′。
乘法器45计算的是输入FIFO的值的虚部与FIFO输出的值实部的乘法I′Q。
乘法器46计算的是输入FIFO的值的虚部与FIFO输出的值虚部的乘法QQ′。
乘法器的输出送给加法器计算出最后的相关值。
加法器47计算的是(II′+QQ′)，输出相关值的实部。
加法器48计算的是(I′Q-IQ′)，输出相关值的虚部。
所述输出的相关值送给计算频偏模块进行频偏值得计算。
所述的计算频偏模块包括：先入先出缓冲模块本，加法器，实部寄存器，虚部寄存器，相位计算模块，/L除法器。见图5。
所述的计算频偏模块中的FIFO(First In First Out，先入先出缓冲)来实现L周期的延时，通过加上输入FIFO的值并减去FIFO输出的值来实现积分计算。利用长码计算相关值模块计算出的相关值得实部送给FIFO模块51，利用长码计算相关值模块计算出的相关值得虚部送给FIFO模块52。加法器53实现的是实部寄存器的值加上输入FIFO模块51的值并减去FIFO模块51输出的值，送给实部寄存器存储，由此来实现L长度的积分计算。加法器54实现的是虚部寄存器的值加上输入FIFO模块52的值并减去FIFO模块52输出的值，送给虚部寄存器存储，由此来实现L长度的积分计算。
实部寄存器的值和虚部寄存器的值送入相位计算模块55，进行相位计算。
相位计算模块计算出的相位值送入图中的/L除法器56。/L除法器56可以通过移位来实现。长训练符号都是FFT(Fast Fourier Transform，快速傅里叶变换)点数的倍数，也就是2的次方，它的一半L就是除以2也是2的次方，所以可以通过右移来实现/L除法运算。
/L除法器56得到的是相位偏差，直接送入频偏补偿模块进行相位旋转实现频偏补偿功能。
Claims (1)
1.一种应用于中程传感网络的AFC装置，其特征在于该装置包括：频偏估计模块，频偏补偿模块，帧检测模块和信号解调模块；
频偏估计模块包括：利用长码计算相关值模块，计算频偏模块，帧间估计更新调整模块；所述的利用长码计算相关值模块包括先入先出缓冲模块，乘法器，加法器；先入先出缓冲模块与乘法器相连，乘法器与加法器相连；
先入先出缓冲模块用于保存输入的长训练序列，送给乘法器进行相关运算；数据是依次输入此先入先出缓冲模块的，再从此先入先出缓冲模块中取数据，取得离现在最近存输时间的数据；
乘法器用于将前后L个数据点进行相关运算，计算值送给加法器，将当前接收到的信号点与先入先出缓冲模块中最后输入的那个点进行相关运算，当前点的实部与先入先出缓冲模块点的实部相乘，当前点的实部与先入先出缓冲模块点的虚部相乘，当前点的虚部与先入先出缓冲模块点的实部相乘，当前点的虚部与先入先出缓冲模块点的虚部相乘；
加法器用于当前点的实部与先入先出缓冲模块点的实部相乘的结果，和当前点的虚部与先入先出缓冲模块点的虚部相乘的结果进行相加，得到相关值的实部，当前点的虚部与先入先出缓冲模块点的实部相乘的结果，和当前点的实部与先入先出缓冲模块点的实部相乘的结果的负数进行相加，得到相关值的虚部；
所述的计算频偏模块包括先入先出缓冲模块，加法器，实部寄存器，虚部寄存器，相位计算模块，/L除法器；先入先出缓冲模块用于保存输入的长训练序列，送给乘法器进行相关运算；数据是依次输入此先入先出缓冲模块的，再从此先入先出缓冲模块中取数据，取得离现在最近存输时间的数据；加法器用于将先入先出缓冲模块中的当前数据进行累加运算；相位计算模块用于计算加法器累加后的值的相位；/L除法器用于计算相邻数据点的频偏；
所述的频偏补偿模块是一个相位旋转模块，/L除法器得到的相位偏差直接送入频偏补偿模块进行相位旋转实现频偏补偿功能。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008100600679A CN101291316B (zh) | 2008-03-05 | 2008-03-05 | 一种应用于无线中程传感网络的afc装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008100600679A CN101291316B (zh) | 2008-03-05 | 2008-03-05 | 一种应用于无线中程传感网络的afc装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101291316A CN101291316A (zh) | 2008-10-22 |
| CN101291316B true CN101291316B (zh) | 2010-12-29 |
Family
ID=40035395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2008100600679A Expired - Fee Related CN101291316B (zh) | 2008-03-05 | 2008-03-05 | 一种应用于无线中程传感网络的afc装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101291316B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106789791B (zh) * | 2017-02-28 | 2019-08-20 | 北京科技大学 | 基于共轭对称训练序列的移动通信系统载波频偏估计方法 |
-
2008
- 2008-03-05 CN CN2008100600679A patent/CN101291316B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101291316A (zh) | 2008-10-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100932320B1 (ko) | 수신기 장치 및 전송 시스템 | |
| CN1719818B (zh) | 一种正交频分复用系统的采样频率偏差跟踪信号处理装置及方法 | |
| CN102065043B (zh) | 一种高速通信系统中的频域并行解调方法 | |
| CN102223322B (zh) | 一种频率偏差的估计方法及装置 | |
| CN111683034B (zh) | 一种基于ofdm的大多普勒无线通信时频同步方法 | |
| CN102724158B (zh) | 多输入多输出正交频分复用系统时频同步方法 | |
| CN100389552C (zh) | 直接序列扩频通信系统中的定时估计装置及方法 | |
| CN101277288A (zh) | 正交频分复用系统的频率同步方法 | |
| CN105141562A (zh) | 通信系统及其同步方法 | |
| CN105007150A (zh) | 低信噪比sc-fde系统同步方法及同步装置 | |
| GB2441887A (en) | OFDM frequency domain channel estimator using peaks of time interpolated pilot estimate and symbol feedback to determine relative time corrections | |
| CN102347927A (zh) | 用于lte系统提高evm测量精度的方法和装置 | |
| CN101741775B (zh) | 基于泰勒展开的单频率的ofdm时变信道估计方法 | |
| CN102594740B (zh) | 一种频偏估计方法及装置 | |
| CN103873415A (zh) | 频偏估计方法、装置及接收机 | |
| CN101242390B (zh) | 基于已知序列相干自相关的载波频偏估计算法及其实现装置 | |
| CN107370705A (zh) | 高动态弱连续相位调制信号捕获中fft的优化方法 | |
| CN101043503B (zh) | 正交频分复用符号精同步的方法及其装置 | |
| CN106230758A (zh) | 一种lte‑a系统整数倍频偏估计方法 | |
| CN101291316B (zh) | 一种应用于无线中程传感网络的afc装置 | |
| CN103338166B (zh) | 一种改进的信道估计方法 | |
| CN102611665B (zh) | Cmmb系统中的整数频偏及细定时联合估计方法及装置 | |
| CN102196212B (zh) | 用于自动增益控制的设备和方法 | |
| CN104901917A (zh) | Ofdm通信系统中iq延时差的环路调整方法及其实现装置 | |
| CN110943949B (zh) | 一种基于sc-fde传输体制的宽带角跟踪方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: CAS JIAXING WIRELESS SENSOR NETWORK ENGINEERING CE Free format text: FORMER OWNER: CAS JIAXING CENTER MICROSYSTEMS INTITUTE BRANCH CENTER Effective date: 20100122 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20100122 Address after: 2, building 1, No. 778 Asia Pacific Road, Nanhu District, Zhejiang, Jiaxing Province, China: 314000 Applicant after: Jiaxing Wireless Sensor Network Engineering Center, Chinese Academy of Sciences Address before: A, building four, block JRC, Asia Pacific Road, Nanhu District, Zhejiang City, Jiaxing Province, China: 314000 Applicant before: Microsystem Inst. Branch Center, Jiaxing Center, CAS |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20101229 Termination date: 20180305 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |