CN110289874A - 一种去除无线通信中频偏对接收性能影响的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种去除无线通信中频偏对接收性能影响的方法及系统,该方法利用接收机估计的载波频偏,完全去除了载波频偏对接收性能的影响,并且在不需要改变任何协议的前提下,最大限度地改善了通信连接设备的性能。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域,尤其涉及一种去除无线通信中频偏对接收性能影响的方法及系统。
背景技术
在无线通信系统中,由于发送端和接收端的晶体频率的差异,收发方的载波频偏在所难免。根据蓝牙标准,经典蓝牙(BR/EDR)的频率精度范围为20PPM,经典蓝牙设备之间的最大载波频偏小于40PPM,约2.5GHz*40PPM=100KHz;低功耗蓝牙(BLE)的频率精度范围为50PPM,低功耗蓝牙设备之间的最大载波频偏小于100PPM,约2.5GHz*100PPM=250KHz;低功耗蓝牙设备与Combo蓝牙设备(包含经典蓝牙和BLE)通信时,设备之间的最大载波频偏小于70PPM,约2.5GHz*70PPM=175KHz;而本振信号频率误差通常在几千赫兹之内。在接收机处理中,若不对载波频偏进行处理,将严重影响接收机的接收性能,比如丢包严重等情形。
发明内容
本发明的目的在于通过一种去除无线通信中频偏对接收性能影响的方法及系统,来解决以上背景技术部分提到的问题。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种去除无线通信中频偏对接收性能影响的方法,该方法包括如下步骤:
S101、在无线通信中设备A与设备B将建立链接,且开始时设备A处于发送状态,设备B处于接收状态,此时首先初始化:累计载波频偏补偿值SumDeltaF=0;Alpha=C,其中,C∈[0,1]为常数;
S102、设备B接收到设备A发送过来的信号时,此时设备A为发送机,设备B为接收机,先将设备B接收机本振信号LOrx进行补偿值SumDeltaF载波频偏补偿后再进行接收;
S103、设备B接收时,估计出该链接下收发端之间的载波频偏DeltaF;
S104、计算载波频偏补偿值:SumDeltaF=(1-Alpha)*SumDeltaF+Alpha*DeltaF=SumDeltaF+(DeltaF-SumDeltaF)*Alpha;
S105、设备B回复信号给设备A,即设备B发送信号给设备A,此时设备B为发送机,设备A为接收机,先将发送机设备B本振信号LOtx进行补偿值SumDeltaF的载波频偏补偿,然后返回执行步骤S102。
特别地,所述步骤S103还包括:采用CRC校验正确的包估计出的载波频偏DeltaF值,若CRC出错,则维持上一次的补偿值SumDeltaF。
特别地,所述去除无线通信中频偏对接收性能影响的方法还包括:控制补偿频度,设置一阈值fTh,若abs(SumDeltaF)<fTh,则不进行补偿处理。
基于上述去除无线通信中频偏对接收性能影响的方法,本发明还公开了一种去除无线通信中频偏对接收性能影响的系统,该系统包括设备A和设备B;所述设备A与设备B之间通信时执行如下操作:S201、假设设备A与设备B将建立链接,且开始时设备A处于发送状态,设备B处于接收状态,此时首先初始化:累计载波频偏补偿值SumDeltaF=0;Alpha=C,其中,C∈[0,1]为常数;S202、设备B接收到设备A发送过来的信号时,此时设备A为发送机,设备B为接收机,先将设备B接收机本振信号LOrx进行补偿值SumDeltaF载波频偏补偿后再进行接收;S203、设备B接收时,估计出该链接下收发端之间的载波频偏DeltaF;S204、计算载波频偏补偿值:SumDeltaF=(1-Alpha)*SumDeltaF+Alpha*DeltaF=SumDeltaF+(DeltaF-SumDeltaF)*Alpha;S205、设备B回复信号给设备A,即设备B发送信号给设备A,此时设备B为发送机,设备A为接收机,先将发送机设备B本振信号LOtx进行补偿值SumDeltaF的载波频偏补偿,然后返回执行步骤S202。
特别地,所述去除无线通信中频偏对接收性能影响的系统采用CRC校验正确的包估计出的载波频偏DeltaF值,若CRC出错,则维持上一次的补偿值SumDeltaF。
特别地,所述去除无线通信中频偏对接收性能影响的系统通过设置一阈值fTh控制补偿频度,若abs(SumDeltaF)<fTh,则不进行补偿处理。
本发明提出的去除无线通信中频偏对接收性能影响的方法及系统利用接收机估计的载波频偏,完全去除了载波频偏对接收性能的影响,并且在不需要改变任何协议的前提下,最大限度地改善了通信连接设备的性能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的去除无线通信中频偏对接收性能影响的方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容,除非另有定义,本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例,不是旨在于限制本发明。
实施例一
请参照图1所示,图1为本发明实施例提供的去除无线通信中频偏对接收性能影响的方法流程示意图。
本实施例中去除无线通信中频偏对接收性能影响的方法包括如下步骤:
S101、在无线通信中设备A与设备B将建立链接,且开始时设备A处于发送状态,设备B处于接收状态,此时首先初始化:累计载波频偏补偿值SumDeltaF=0;Alpha=C,其中,C∈[0,1]为常数。
S102、设备B接收到设备A发送过来的信号时,此时设备A为发送机,设备B为接收机,先将设备B接收机本振信号LOrx进行补偿值SumDeltaF载波频偏补偿后再进行接收。
S103、设备B接收时,估计出该链接下收发端之间的载波频偏DeltaF。具体的,在本实施例中为了载波频偏DeltaF值比较可靠,可采用CRC校验正确的包估计出的载波频偏DeltaF值,若CRC出错,则维持上一次的补偿值SumDeltaF。
S104、计算载波频偏补偿值:SumDeltaF=(1-Alpha)*SumDeltaF+Alpha*DeltaF=SumDeltaF+(DeltaF-SumDeltaF)*Alpha。
S105、设备B回复信号给设备A,即设备B发送信号给设备A,此时设备B为发送机,设备A为接收机,先将发送机设备B本振信号LOtx进行补偿值SumDeltaF的载波频偏补偿,然后返回执行步骤S102。
具体的,在本实施例中载波频偏补偿是指在忽略载波频偏估计误差的前提下,补偿后的载波频率和对端载波频率相等。在本实施例中为了降低处理功耗,可以降低补偿频度,例如可以设置一阈值fTh来控制不错频度,若abs(SumDeltaF)<fTh,可以不进行补偿处理。
在本实施例中为了使补偿的补偿值SumDeltaF比较鲁棒,可以加一Alpha滤波处理,C=1时对应不进行滤波,C=0时对应于无该专利的补偿流程,即补偿值SumDeltaF始终为0,通常取Alpha=2-N(N为自然数)将更加便于实现。该参数的设置和接收端载波频偏估计的方差及RF的载波抖动有关,通常本振信号频率抖动通常在几千赫兹之内,对GFSK系统性能没有任何影响。若接收端载波频偏估计算法比较可靠,建议Alpha取值0.5即可。由于第一次几乎去除了所有载波频偏,因而建议第一次时取C=1,后续处理再用相应的C。这样可以使得补偿值SumDeltaF快速达到稳定值。
本实施例提出的去除无线通信中频偏对接收性能影响的方法和蓝牙协议无关。所有操作仅在初始接收设备B上进行,协议层面上与设备A无关,设备B的接收性能将得到改善。作为设备A的发起方,在不知不觉中,由于对端设备B的载波频率始终与其看齐,因而始终在几乎没有载波频偏的情形下工作,接收性能亦将大为改善。
在本实施例中假如设备A也使用上述去除无线通信中频偏对接收性能影响的方法,则双方各自管理一补偿值SumDeltaF即可,没有任何冲突。只是,通常在大载波频偏下,先接收方管理的补偿值SumDeltaF值较大而已,先发送方管理的补偿值SumDeltaF值始终接近零值。
本实施例提出的去除无线通信中频偏对接收性能影响的方法通过补偿收发LO进行,始终保持了LIF架构下模拟带通滤波器的最佳位置,避免了纯数字处理时,由于RF模拟带通滤波器滤偏时带来的性能损失。从带外噪声和信号失真的权衡点考虑,在信号失真可以忽略的情形下,可以将带通滤波器带宽设置尽量窄以尽量滤除噪声,从而进一步改善灵敏度。
需要说明的是,在进行蓝牙jitter测试时,不能使用该本实施例提出去除无线通信中频偏对接收性能影响的方法,因为此时每个包的载波频偏都不一样,是独立人为加上去的,非正常通信时的常态。在本实施例中通常设备A为Master(主设备),设备B为Slave(从设备)。若Master不采用本发明进行补偿操作,则所有Slave维护各自的补偿值SumDeltaF即可,即所有Slave向Master看齐。若Master也进行该专利的补偿操作,则需保留所有需要进行补偿的Slave的补偿值SumDeltaF以进行相应地补偿操作。值得一提的是,本实施例提出的去除无线通信中频偏对接收性能影响的方法可以适用但并不限于蓝牙系统,也可以是其它无线通信系统。
实施例二
基于上述去除无线通信中频偏对接收性能影响的方法,本实施例提出了一种去除无线通信中频偏对接收性能影响的系统,该系统包括设备A和设备B。所述设备A与设备B之间通信时执行如下操作从而去除无线通信中频偏对接收性能影响:S201、假设设备A与设备B将建立链接,且开始时设备A处于发送状态,设备B处于接收状态,此时首先初始化:累计载波频偏补偿值SumDeltaF=0;Alpha=C,其中,C∈[0,1]为常数;S202、设备B接收到设备A发送过来的信号时,此时设备A为发送机,设备B为接收机,先将设备B接收机本振信号LOrx进行补偿值SumDeltaF载波频偏补偿后再进行接收;S203、设备B接收时,估计出该链接下收发端之间的载波频偏DeltaF;S204、计算载波频偏补偿值:SumDeltaF=(1-Alpha)*SumDeltaF+Alpha*DeltaF=SumDeltaF+(DeltaF-SumDeltaF)*Alpha;S205、设备B回复信号给设备A,即设备B发送信号给设备A,此时设备B为发送机,设备A为接收机,先将发送机设备B本振信号LOtx进行补偿值SumDeltaF的载波频偏补偿,然后返回执行步骤S202。
在本实施例中载波频偏补偿是指在忽略载波频偏估计误差的前提下,补偿后的载波频率和对端载波频率相等。在本实施例中去除无线通信中频偏对接收性能影响的系统采用CRC校验正确的包估计出的载波频偏DeltaF值,若CRC出错,则维持上一次的补偿值SumDeltaF。在本实施例中所述去除无线通信中频偏对接收性能影响的系统通过设置一阈值fTh控制补偿频度,若abs(SumDeltaF)<fTh,则不进行补偿处理,这样可以降低补偿频度,从而降低处理功耗。
具体的,在本实施例中为了使补偿的补偿值SumDeltaF比较鲁棒,可以加一Alpha滤波处理,C=1时对应不进行滤波,C=0时对应于无该专利的补偿流程,即补偿值SumDeltaF始终为0,通常取Alpha=2-N(N为自然数)将更加便于实现。该参数的设置和接收端载波频偏估计的方差及RF的载波抖动有关,通常本振信号频率抖动通常在几千赫兹之内,对GFSK系统性能没有任何影响。若接收端载波频偏估计算法比较可靠,建议Alpha取值0.5即可。由于第一次几乎去除了所有载波频偏,因而建议第一次时取C=1,后续处理再用相应的C。这样可以使得补偿值SumDeltaF快速达到稳定值。本实施例提出的去除无线通信中频偏对接收性能影响的系统和蓝牙协议无关。所有操作仅在初始接收设备B上进行,协议层面上与设备A无关,设备B的接收性能将得到改善。作为设备A的发起方,在不知不觉中,由于对端设备B的载波频率始终与其看齐,因而始终在几乎没有载波频偏的情形下工作,接收性能亦将大为改善。在本实施例中假如设备A也使用上述去除无线通信中频偏对接收性能影响的方法,则双方各自管理一补偿值SumDeltaF即可,没有任何冲突。只是,通常在大载波频偏下,先接收方管理的补偿值SumDeltaF值较大而已,先发送方管理的补偿值SumDeltaF值始终接近零值。本实施例提出的去除无线通信中频偏对接收性能影响的系统通过补偿收发LO进行,始终保持了LIF架构下模拟带通滤波器的最佳位置,避免了纯数字处理时,由于RF模拟带通滤波器滤偏时带来的性能损失。从带外噪声和信号失真的权衡点考虑,在信号失真可以忽略的情形下,可以将带通滤波器带宽设置尽量窄以尽量滤除噪声,从而进一步改善灵敏度。需要说明的是,在进行蓝牙jitter测试时,不能使用该本实施例提出去除无线通信中频偏对接收性能影响的方法,因为此时每个包的载波频偏都不一样,是独立人为加上去的,非正常通信时的常态。
在本实施例中通常设备A为Master(主设备),设备B为Slave(从设备)。若Master不采用本发明进行补偿操作,则所有Slave维护各自的补偿值SumDeltaF即可,即所有Slave向Master看齐。若Master也进行该专利的补偿操作,则需保留所有需要进行补偿的Slave的补偿值SumDeltaF以进行相应地补偿操作。值得一提的是,本实施例提出的去除无线通信中频偏对接收性能影响的系统可以适用但并不限于蓝牙系统,也可以是其它无线通信系统。
本发明提出的技术方案利用接收机估计的载波频偏,完全去除了载波频偏对接收性能的影响,并且在不需要改变任何协议的前提下,最大限度地改善了通信连接设备的性能。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (6)
1.一种去除无线通信中频偏对接收性能影响的方法,其特征在于,包括如下步骤:
S101、在无线通信中设备A与设备B将建立链接,且开始时设备A处于发送状态,设备B处于接收状态,此时首先初始化:累计载波频偏补偿值SumDeltaF=0;Alpha=C,其中,C∈[0,1]为常数;
S102、设备B接收到设备A发送过来的信号时,此时设备A为发送机,设备B为接收机,先将设备B接收机本振信号LOrx进行补偿值SumDeltaF载波频偏补偿后再进行接收;
S103、设备B接收时,估计出该链接下收发端之间的载波频偏DeltaF;
S104、计算载波频偏补偿值:SumDeltaF=(1-Alpha)*SumDeltaF+Alpha*DeltaF=SumDeltaF+(DeltaF-SumDeltaF)*Alpha;
S105、设备B回复信号给设备A,即设备B发送信号给设备A,此时设备B为发送机,设备A为接收机,先将发送机设备B本振信号LOtx进行补偿值SumDeltaF的载波频偏补偿,然后返回执行步骤S102。
2.根据权利要求1所述的去除无线通信中频偏对接收性能影响的方法,其特征在于,所述步骤S103还包括:采用CRC校验正确的包估计出的载波频偏DeltaF值,若CRC出错,则维持上一次的补偿值SumDeltaF。
3.根据权利要求1或2任一项所述的去除无线通信中频偏对接收性能影响的方法,其特征在于,还包括:控制补偿频度,设置一阈值fTh,若abs(SumDeltaF)<fTh,则不进行补偿处理。
4.一种去除无线通信中频偏对接收性能影响的系统,其特征在于,该系统包括设备A和设备B;所述设备A与设备B之间通信时执行如下操作:S201、假设设备A与设备B将建立链接,且开始时设备A处于发送状态,设备B处于接收状态,此时首先初始化:累计载波频偏补偿值SumDeltaF=0;Alpha=C,其中,C∈[0,1]为常数;S202、设备B接收到设备A发送过来的信号时,此时设备A为发送机,设备B为接收机,先将设备B接收机本振信号LOrx进行补偿值SumDeltaF载波频偏补偿后再进行接收;S203、设备B接收时,估计出该链接下收发端之间的载波频偏DeltaF;S204、计算载波频偏补偿值:SumDeltaF=(1-Alpha)*SumDeltaF+Alpha*DeltaF=SumDeltaF+(DeltaF-SumDeltaF)*Alpha;S205、设备B回复信号给设备A,即设备B发送信号给设备A,此时设备B为发送机,设备A为接收机,先将发送机设备B本振信号LOtx进行补偿值SumDeltaF的载波频偏补偿,然后返回执行步骤S202。
5.根据权利要求4所述的去除无线通信中频偏对接收性能影响的系统,其特征在于,该系统采用CRC校验正确的包估计出的载波频偏DeltaF值,若CRC出错,则维持上一次的补偿值SumDeltaF。
6.根据权利要求4或5任一项所述的去除无线通信中频偏对接收性能影响的系统,其特征在于,该系统通过设置一阈值fTh控制补偿频度,若abs(SumDeltaF)<fTh,则不进行补偿处理。
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