CN102833197A - 一种针对wcdma的频偏校正系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种针对WCDMA的频偏校正系统及方法，该系统包括输入处理单元、频偏校正单元以及输出处理单元。该方法的步骤包括输入处理单元获取射频信号，并对射频信号进行下变频和模数转换处理；根据射频信号进而进行频偏粗调整和细调整；根据频偏粗调整和细调整的结果进而对射频信号进行上变频和数模转换处理后发射出去。由于本发明是对射频信号进行粗调整以及细调整的频偏校正，因此本发明能够使信号的频偏更小，进而更易于实现对信号的接收解调。本发明作为一种针对WCDMA的频偏校正系统及方法广泛应用在移动通讯领域中。
Description
技术领域
本发明涉及移动通讯的校正技术，尤其涉及一种针对WCDMA的频偏校正系统及方法。
背景技术
频偏的类型包括两种，一种是基站与接收机两者的本地振荡频率间的固有频差，另外一种是基站与接收机两者间的无线信道引起的频偏。而传统校正频偏的方法，其精确度低，而且不能满足对频偏要求小的系统的要求。
发明内容
为了能很好地校正上述的两种类型的频偏，本发明的目的是提供一种结合粗校正和细校正的针对WCDMA的频偏校正系统。
本发明的目的是提供另一种结合粗校正和细校正的针对WCDMA的频偏校正方法。
本发明所采用的技术方案是：一种针对WCDMA的频偏校正系统，该系统包括用于对射频信号进行处理的输入处理单元，所述输入处理单元依次连接有用于对输入的信号进行频率粗调整和细调整的频偏校正单元以及输出处理单元。
进一步，所述频偏校正单元包括与输入处理单元输出端连接的下变频模块，所述下变频模块的输出端依次连接有第一滤波模块、信号抽取模块、主同步模块、频偏估计模块、接口模块、第一数模转换模块、晶振以及锁相环，所述的锁相环的输出端分别连接输入处理单元和输出处理单元；所述信号抽取模块的输出端还依次连接有信号处理模块、信号插值模块、第二滤波模块以及与输出处理单元输入端连接的上变频模块；所述主同步模块的输出端还依次连接有副同步模块、扰码识别模块、本地扰码产生模块以及与频偏估计模块的输入连接的相关运算模块，所述扰码识别模块的输出端还与相关运算模块的输入端进行连接。
进一步，所述输入处理单元包括用于对射频信号进行下变频的第一混频器以及模数转换模块，所述第一混频器的输出端通过模数转换模块与下变频模块的输入端连接；所述锁相环的输出端与第一混频器的输入端连接。
进一步，所述输出处理单元包括与上变频模块输出端连接的第二数模转换模块，所述第二数模转换模块的输出端连接有用于对射频信号进行上变频的第二混频器，所述第二混频器的输入端还与锁相环进行连接。
进一步，所述接口模块为SPI接口模块。
本发明所采用的另一技术方案是：一种针对WCDMA的频偏校正方法，该方法步骤包括：
输入处理单元获取射频信号，并对射频信号进行下变频和模数转换处理；
根据射频信号进而进行频偏粗调整和细调整；
根据频偏粗调整和细调整的结果进而对射频信号进行上变频和数模转换处理后发射出去。
进一步，对处理后的射频信号进行频偏粗调整和细调整这一步骤，其包括：
对射频信号进行下变频和滤波抽取；
主同步模块根据射频信号进而进行WCDMA小区搜索并识别小区信号的时隙头位置以及提供相关值，根据相关值计算出频偏值后将调整频偏信号进行数模转换，将数模转换后的调整频偏信号加在晶振上进而调整晶振的振荡频率，晶振将调整后的振荡频率通过锁相环进而反馈到输入处理单元中的射频信号以及发送到输入处理单元中；
副同步模块结合WCDMA小区搜索并根据时隙头位置进而识别出扰码组号，而扰码识别模块结合WCDMA小区搜索并根据扰码组号进而识别出扰码号；
本地扰码产生模块根据扰码号进而输出扰码头标志和相对应的扰码；
相关运算模块根据小区信号的帧头标志、相对应的信号、扰码头标志和相对应的扰码进而对小区信号和扰码进行相关运算并计算出相关值，根据相关值计算出频偏值后将调整频偏信号进行数模转换，将数模转换后的调整频偏信号加在晶振上进而调整晶振的振荡频率，晶振将调整后的振荡频率通过锁相环进而反馈到输入处理单元中的射频信号以及发送到输入处理单元中；
对进行滤波抽取后的射频信号依次进行信号处理、插值处理、滤波处理以及上变频处理，并将处理后的信号发送到输入处理单元中。
进一步，输入处理单元获取射频信号，并对射频信号进行下变频和模数转换处理这一步骤，其包括：
获取射频信号，并对射频信号进行下变频处理；
对射频信号进行模数转换处理。
进一步，对处理后的射频信号进行上变频和数模转换处理后发射出去这一步骤，其包括：
对处理后的射频信号进行数模转换；
根据调整后的晶振频率进而对射频信号进行上变频处理并经功放后发射出去。
进一步，所述的相关值包含频偏信息。
本发明的有益效果是：由于本发明的系统是结合粗调模式与细调模式进而对射频信号进行频偏校正，因此本发明能够使信号的频偏更小，进而更易于实现对信号的接收解调。
本发明的另一有益效果：由于本发明的方法是对射频信号进行粗调整以及细调整的频偏校正，因此本发明能够使信号的频偏更小，进而更易于实现对信号的接收解调。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1是本发明一种针对WCDMA的频偏校正系统的结构框图；
图2是本发明一种针对WCDMA的频偏校正系统中采用的分层相关器的结构示意图；
图3是本发明一种针对WCDMA的频偏校正系统中进行细调整的运算框图；
图4是本发明一种针对WCDMA的频偏校正方法一具体实施例的步骤流程图；
图5是本发明一种针对WCDMA的频偏校正方法另一具体实施例的步骤流程图。
具体实施方式
由图1所示，一种针对WCDMA的频偏校正系统，该系统包括用于对射频信号进行处理的输入处理单元，所述输入处理单元依次连接有用于对输入的信号进行频率粗调整和细调整的频偏校正单元以及输出处理单元。所述频偏校正单元是利用FPGA进而实现的。
进一步作为优选的实施方式，所述频偏校正单元包括与输入处理单元输出端连接的下变频模块，所述下变频模块的输出端依次连接有第一滤波模块、信号抽取模块、主同步模块、频偏估计模块、接口模块、第一数模转换模块、晶振以及锁相环，所述的锁相环的输出端分别连接输入处理单元和输出处理单元；所述信号抽取模块的输出端还依次连接有信号处理模块、信号插值模块、第二滤波模块以及与输出处理单元输入端连接的上变频模块；所述主同步模块的输出端还依次连接有副同步模块、扰码识别模块、本地扰码产生模块以及与频偏估计模块的输入连接的相关运算模块，所述扰码识别模块的输出端还与相关运算模块的输入端进行连接。
所述主同步模块、副同步模块以及扰码识别模块均结合WCDMA小区搜索进而提供频偏信息给频偏估计模块进行精确的频偏估计。对于主同步模块，其主要是识别时隙头位置并提供相关值给频偏估计模块，而本发明中的主同步模块采用了分层相关器进而对时隙头位置进行识别并提供相关值，这样更能提高识别时隙头位置的可靠性。
进一步作为优选的实施方式，所述输入处理单元包括用于对射频信号进行下变频的第一混频器以及模数转换模块，所述第一混频器的输出端通过模数转换模块与下变频模块的输入端连接；所述锁相环的输出端与第一混频器的输入端连接。
进一步作为优选的实施方式，所述输出处理单元包括与上变频模块输出端连接的第二数模转换模块，所述第二数模转换模块的输出端连接有用于对射频信号进行上变频的第二混频器，所述第二混频器的输入端还与锁相环进行连接。
进一步作为优选的实施方式，所述接口模块为SPI接口模块。
根据上述的系统，其相对应的工作原理是利用接收的信号与本地主同步码和本地扰码的相关性，提取出频偏的信息，从而改变晶振的频率，减少频偏。
而对于频偏粗调，其使用与主同步码的相关运算。经过数字下变频，低通滤波抽取，进入主同步模块的信号为r[i],采样时刻为t=iTc,Tc为WCDMA的码片长度。而r[i]可以的表示式如下：
其中，P[i]是主同步码的功率；
是由于信道衰落产生的增益变化；
是由于信道和晶振频差产生相位畸变；
为减小匹配滤波器复杂度而设计的主同步码。
是由于信道和接收滤波器产生的延时；n[i]包括小区内干扰，小区间干扰和终端噪声。
另外，主同步码只在一帧10个时隙中的第一个时隙中传输，P[i]可以以2560为周期，其表达式为如下：
而主同步码可由两部分长度为16位的码和生成。因此对于，其公式为如下：
其中i(div)16和i(mod)16分别为i/16的商和余数。
而本发明中所采用的分层相关器，其结构如图2所示，当晶振的不稳定性达到10ppm时，使用64码片进行相关运算是最恰当的，所述ppm为百万分率。
中j=0,…,3，表示对应第k个时隙的第j个部分相关值，而的计算公式如下：
其中，是n[i]和
进行相关运算后产生的干扰项，而为了可靠地检测到时隙头，
应该在多个时隙上累加。
另外，对于相关运算模块，假设进入相关运算模块的数据为d，则d的表示式为如下：
其中，
为未经加扰的基带数据，
是用于加扰的扰码，
是由于信道和晶振频差产生相位畸变。而如图3所示，其为相关运算模块在进行细调整时所用到的运算框图，而经过图3所示的运算框图进行细调整运算后，可以得到相关值Z，而Z的表达式为如下： 
其中N为累加次数，N值越大频偏估计越精确，k为移位寄存器长度，k越大频偏估计越精确，
为本地生成扰码，扰码号与d[i]的扰码一样。另外，频偏估计值，简称频偏值，f1的表达式为如下：
通过上述的频偏值的表达式进而计算出频偏值后，便可以对晶振进行细调。
由图4所示，一种针对WCDMA的频偏校正方法，该方法步骤包括：
输入处理单元获取射频信号，并对射频信号进行下变频和模数转换处理；
根据射频信号进而进行频偏粗调整和细调整；
根据频偏粗调整和细调整的结果进而对射频信号进行上变频和数模转换处理后发射出去。
由图5所示，一种针对WCDMA的频偏校正方法，该方法步骤包括：其包括：
步骤一，获取射频信号，并对射频信号进行下变频处理；
步骤二，对射频信号进行模数转换处理；
步骤三，对射频信号进行下变频和滤波抽取；
步骤四，主同步模块根据射频信号进而进行WCDMA小区搜索并识别小区信号的时隙头位置以及提供相关值，根据相关值计算出频偏值后将调整频偏信号进行数模转换，将数模转换后的调整频偏信号加在晶振上进而调整晶振的振荡频率，晶振将调整后的振荡频率通过锁相环进而反馈到输入处理单元中的射频信号以及发送到输入处理单元中，而这是粗调整，能将频偏减少，并使副同步和扰码识别变得准确；
步骤五，副同步模块结合WCDMA小区搜索并根据时隙头位置进而识别出扰码组号，而扰码识别模块结合WCDMA小区搜索并根据扰码组号进而识别出扰码号，并将小区信号的帧头标志和相对应的信号发送到相关运算模块；本地扰码产生模块根据扰码号进而输出扰码头标志和相对应的扰码到相关运算模块，并将扰码头标志和想对应的扰码发送到相关运算；相关运算模块根据接收到的帧头标志、相对应的信号、扰码头标志和相对应的扰码进而对小区信号和扰码进行相关运算并计算出相关值，根据相关值计算出频偏值后将调整频偏信号进行数模转换，将数模转换后的调整频偏信号加在晶振上进而调整晶振的振荡频率，晶振将调整后的振荡频率通过锁相环进而反馈到输入处理单元中的射频信号以及发送到输入处理单元中，而这是细调整，能计算出更加精确的频偏值进而对晶振进行控制；
步骤六，对进行滤波抽取后的射频信号依次进行信号处理、插值处理、滤波处理以及上变频处理，并将处理后的信号发送到输入处理单元中；
步骤七，对处理后的射频信号进行数模转换；
步骤八，根据调整后的晶振频率进而对射频信号进行上变频处理并经功放后发射出去。
而根据上述的方法对射频信号进行频偏校正，通过实践可知，本发明能将频偏改善到0.01ppm，所述ppm为百万分率。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种针对WCDMA的频偏校正系统，其特征在于：该系统包括用于对射频信号进行处理的输入处理单元，所述输入处理单元依次连接有用于对输入的信号进行频率粗调整和细调整的频偏校正单元以及输出处理单元。
2.根据权利要求1所述一种针对WCDMA的频偏校正系统，其特征在于：所述频偏校正单元包括与输入处理单元输出端连接的下变频模块，所述下变频模块的输出端依次连接有第一滤波模块、信号抽取模块、主同步模块、频偏估计模块、接口模块、第一数模转换模块、晶振以及锁相环，所述的锁相环的输出端分别连接输入处理单元和输出处理单元；所述信号抽取模块的输出端还依次连接有信号处理模块、信号插值模块、第二滤波模块以及与输出处理单元输入端连接的上变频模块；所述主同步模块的输出端还依次连接有副同步模块、扰码识别模块、本地扰码产生模块以及与频偏估计模块的输入连接的相关运算模块，所述扰码识别模块的输出端还与相关运算模块的输入端进行连接。
3.根据权利要求2所述一种针对WCDMA的频偏校正系统，其特征在于：所述输入处理单元包括用于对射频信号进行下变频的第一混频器以及模数转换模块，所述第一混频器的输出端通过模数转换模块与下变频模块的输入端连接；所述锁相环的输出端与第一混频器的输入端连接。
4.根据权利要求2所述一种针对WCDMA的频偏校正系统，其特征在于：所述输出处理单元包括与上变频模块输出端连接的第二数模转换模块，所述第二数模转换模块的输出端连接有用于对射频信号进行上变频的第二混频器，所述第二混频器的输入端还与锁相环进行连接。
5.根据权利要求2所述一种针对WCDMA的频偏校正系统，其特征在于：所述接口模块为SPI接口模块。
6.一种针对WCDMA的频偏校正方法，其特征在于：该方法步骤包括：
输入处理单元获取射频信号，并对射频信号进行下变频和模数转换处理；
根据射频信号进而进行频偏粗调整和细调整；
根据频偏粗调整和细调整的结果进而对射频信号进行上变频和数模转换处理后发射出去。
7.根据权利要求6所述一种针对WCDMA的频偏校正方法，其特征在于：对处理后的射频信号进行频偏粗调整和细调整这一步骤，其包括：
对射频信号进行下变频和滤波抽取；
主同步模块根据射频信号进而进行WCDMA小区搜索并识别小区信号的时隙头位置以及提供相关值，根据相关值计算出频偏值后将调整频偏信号进行数模转换，将数模转换后的调整频偏信号加在晶振上进而调整晶振的振荡频率，晶振将调整后的振荡频率通过锁相环进而反馈到输入处理单元中的射频信号以及发送到输入处理单元中；
副同步模块结合WCDMA小区搜索并根据时隙头位置进而识别出扰码组号，而扰码识别模块结合WCDMA小区搜索并根据扰码组号进而识别出扰码号；
本地扰码产生模块根据扰码号进而输出扰码头标志和相对应的扰码；
相关运算模块根据小区信号的帧头标志、相对应的信号、扰码头标志和相对应的扰码进而对小区信号和扰码进行相关运算并计算出相关值，根据相关值计算出频偏值后将调整频偏信号进行数模转换，将数模转换后的调整频偏信号加在晶振上进而调整晶振的振荡频率，晶振将调整后的振荡频率通过锁相环进而反馈到输入处理单元中的射频信号以及发送到输入处理单元中；
对进行滤波抽取后的射频信号依次进行信号处理、插值处理、滤波处理以及上变频处理，并将处理后的信号发送到输入处理单元中。
8.根据权利要求7所述一种针对WCDMA的频偏校正方法，其特征在于：输入处理单元获取射频信号，并对射频信号进行下变频和模数转换处理这一步骤，其包括：
获取射频信号，并对射频信号进行下变频处理；
对射频信号进行模数转换处理。
9.根据权利要求7所述一种针对WCDMA的频偏校正方法，其特征在于：对处理后的射频信号进行上变频和数模转换处理后发射出去这一步骤，其包括：
对处理后的射频信号进行数模转换；
根据调整后的晶振频率进而对射频信号进行上变频处理并经功放后发射出去。
10.根据权利要求7所述一种针对WCDMA的频偏校正方法，其特征在于：所述的相关值包含频偏信息。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |