CN112242876B

CN112242876B - 获取外部时钟源提供的时钟信号的方法与无线通信装置

Info

Publication number: CN112242876B
Application number: CN202011174347.XA
Authority: CN
Inventors: 傅天煌; 王晓晖
Original assignee: Alto Beam (china) Inc
Current assignee: Gaotuoxunda Beijing Microelectronics Co ltd
Priority date: 2020-10-28
Filing date: 2020-10-28
Publication date: 2021-08-10
Anticipated expiration: 2040-10-28
Also published as: CN112242876A

Abstract

本申请提供了一种获取外部时钟源提供的时钟信号的方法与无线通信装置。该方法包括获取外部时钟源提供的时钟信号，外部时钟信号为外部时钟源提供的时钟信号；获取外部时钟偏差，外部时钟偏差为外部时钟信号的偏差，外部时钟偏差包括符号时钟频率偏差和载波时钟频率偏差；对外部时钟偏差进行补偿。通过获取外部时钟信号，再获取外部时钟信号的偏差，然后对外部时钟信号的偏差进行补偿，得到了高精度的外部时钟信号，采用本方案实现了为包括WIFI芯片在内的无线通信芯片提供高精度的时钟信号。解决了无法低成本地为无线通信芯片提供高精度的符号时钟和载波时钟的问题。

Description

获取外部时钟源提供的时钟信号的方法与无线通信装置

技术领域

本申请涉及无线通信领域，具体而言，涉及一种获取外部时钟源提供的时钟信号的方法与无线通信装置。

背景技术

在各种交互式信息传输系统中，特别是在WIFI系统设备中，影响其信息传输效率的因素有很多，如前端射频器件的性能、基带信息处理的性能、各种上层传输协议的执行效率等。

通常，在各种交互式信息传输系统的标准中都会对信息传输设备的各种指标进行规定。例如，在802.11标准中规定了产生符号时钟频率(the symbol clock frequency)和产生载波时钟频率(transmit center frequency)必须来自同一个参考晶体(the samereference oscillator)，也就是同源的；802.11标准还规定，20M带宽时该参考晶体最大偏移不能超过±20PPM。当发射信号的载波时钟频偏和符号时钟频偏超出该规定值，将对信号的接收造成不利影响，甚至导致信息传输的失败。因为信号的载波时钟频率偏差过大或者符号时钟频偏过大将直接影响接收端对该信号的检测与同步，并进一步影响信号的解调。在交互式信息传输系统中，不但发射端会存在载波时钟频率偏差和符号时钟频率偏差，而且接收端的前端器件也会具有载波时钟频偏和符号时钟频率偏差。如果收/发两端的相对载波时钟频率偏差或者相对符号时钟频率偏差过大，更会对两者之间的信息传输造成不利影响，因此一般需要使用质量好或者精度高的外部晶体。

基于802.11协议的WIFI芯片通常需要和SOC(system on chip)芯片一起配合工作：SOC芯片会把应用层产生的包通过各种传输接口(比如I2C，SDIO，SPI等)给WIFI芯片，再由WIFI芯片进行发送；同时WIFI芯片也会接收其他站点发过来的包，再把包通过传输接口传给SOC芯片进行处理。

现有技术中，必须额外使用精度高和成本大的外部晶体，才能给WIFI芯片在内的无线通信芯片提供高精度的时钟信号。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种获取外部时钟源提供的时钟信号的方法与无线通信装置，以解决现有技术中无法低成本地为无线通信芯片提供高精度的符号时钟和载波时钟的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种获取外部时钟源提供的时钟信号的方法，包括：获取外部时钟信号，所述外部时钟信号为外部时钟源提供的时钟信号；获取外部时钟偏差，所述外部时钟偏差为所述外部时钟信号的偏差，所述外部时钟偏差包括符号时钟频率偏差和载波时钟频率偏差；对所述外部时钟偏差进行补偿。

进一步地，获取外部时钟偏差包括：接收第一数据包，所述第一数据包为测试仪器发出的；根据所述第一数据包，确定第一发包时钟偏差，所述第一发包时钟偏差为所述测试仪器的发包时钟偏差；根据所述第一发包时钟偏差逆推出所述外部时钟偏差。

进一步地，获取外部时钟偏差还包括：接收第二数据包，所述第二数据包为外部通信芯片发出的；根据所述第二数据包，确定所述外部时钟偏差。

进一步地，根据所述第二数据包，确定所述外部时钟偏差，包括：根据所述第二数据包确定第一频点值和第二频点值，所述第一频点值为无线通信芯片产生的频点值，所述第二频点值为所述外部通信芯片产生的频点值；根据所述第一频点值和所述第二频点值确定所述外部时钟偏差。

根据本申请的另一个方面，提供了一种无线通信装置，包括：无线通信芯片，所述无线通信芯片用于执行任意一种所述的获取外部时钟源提供的时钟信号的方法；外部时钟芯片，所述外部时钟芯片与所述无线通信芯片电连接，用于提供外部时钟源，所述外部时钟源产生所述外部时钟信号。

进一步地，所述外部时钟芯片包括晶振，所述晶振用于生成所述外部时钟信号。

进一步地，所述无线通信装置还包括第一低通滤波器和第一电容，所述第一低通滤波器包括第二电容和第一电阻，所述第一电容的第一端与所述晶振电连接，所述第一电容的第二端与所述第一电阻的第一端电连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电容的第一端和所述无线通信芯片电连接，所述第二电容的第二端接地。

进一步地，所述外部时钟芯片包括输出管脚，所述输出管脚用于输出所述外部时钟信号。

进一步地，所述无线通信装置还包括第二低通滤波器和第三电容，所述第二低通滤波器包括第四电容和第二电阻，所述第三电容的第一端与所述输出管脚电连接，所述第三电容的第二端与所述第二电阻的第一端电连接，所述第二电阻的第二端分别与所述第四电容的第一端和所述无线通信芯片电连接，所述第四电容的第二端接地。

进一步地，所述无线通信芯片包括第一发射链路，所述无线通信芯片包括第一发射链路，所述第一发射链路包括依次连接的第一数字上采样滤波器、第一数字载波频偏补偿器、第一数字插值滤波器、第一数模转换器、第一模拟低通滤波器、第一模拟混频器、第一功率预放大器、第一功率放大器和第一天线，所述第一数字载波频偏补偿器用于对所述载波时钟频率偏差进行补偿，所述第一数字插值滤波器用于对所述符号时钟频率偏差进行补偿。

进一步地，所述无线通信芯片包括第二发射链路，所述第二发射链路包括依次连接的第二数字上采样滤波器、第二数字插值滤波器、第二数模转换器、第二模拟低通滤波器、第二模拟混频器、第二功率预放大器、第二功率放大器和第二天线，所述第二模拟混频器用于对所述载波时钟频率偏差进行补偿，所述第二数字插值滤波器用于对所述符号时钟频率偏差进行补偿。

进一步地，所述无线通信芯片包括第一接收链路，所述第一接收链路包括依次连接的第三天线、第一低噪声放大器、第三模拟混频器、第三模拟低通滤波器、第一可变增益放大器、第一模数转换器、第三数字插值滤波器、第二数字载波频偏补偿器和第一数字下采样滤波器，所述第三数字插值滤波器用于所述符号时钟频率偏差进行补偿，所述第二数字载波频偏补偿器用于对所述载波时钟频率偏差进行补偿。

进一步地，所述无线通信芯片包括第二接收链路，所述第二接收链路包括依次连接的第四天线、第二低噪声放大器、第四模拟混频器、第四模拟低通滤波器、第二可变增益放大器、第二模数转换器、第四数字插值滤波器和第二数字下采样滤波器，所述第四数字插值滤波器用于所述符号时钟频率偏差进行补偿，所述第四模拟混频器用于对所述载波时钟频率偏差进行补偿。

进一步地，所述无线通信芯片为WIFI芯片，所述外部时钟芯片为SOC芯片。

应用本申请的技术方案，通过获取外部时钟信号，再获取外部时钟信号的偏差，然后对外部时钟信号的偏差进行补偿，得到了高精度的外部时钟信号，采用本方案实现了为包括WIFI芯片在内的无线通信芯片提供高精度的时钟信号。解决了无法低成本地为无线通信芯片提供高精度的符号时钟和载波时钟的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请的实施例的一种获取外部时钟源提供的时钟信号的方法流程图；

图2示出了根据本申请的实施例的一种无线通信装置示意图；

图3示出了根据本申请的实施例的另一种无线通信装置示意图；

图4示出了根据本申请的实施例的无线通信芯片的第一发射链路示意图；

图5示出了根据本申请的实施例的无线通信芯片的第二发射链路示意图；

图6示出了根据本申请的实施例的无线通信芯片的第一接收链路示意图；

图7示出了根据本申请的实施例的无线通信芯片的第二接收链路示意图；

图8示出了WIFI信号正交频分复用技术帧时域结构图；

图9示出了根据本申请的实施例的实现CFO估计的原理图；

图10示出了根据本申请的实施例的仿真SNR＝0.5dB时估计的CFO性能示意图；

图11示出了根据本申请的实施例的插值滤波器信噪比性能示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

01、无线通信芯片；02、外部时钟芯片；10、晶振；100、第一晶振电容；101、第二晶振电容；11、第一低通滤波器；110、第二电容；111、第一电阻；12、第一电容；20、输出管脚；21、第二低通滤波器；210、第四电容；211、第二电阻；22、第三电容；30、第一发射链路；31、第一数字上采样滤波器；32、第一数字载波频偏补偿器；33、第一数字插值滤波器；34、第一数模转换器；35、第一模拟低通滤波器；36、第一模拟混频器；37、第一功率预放大器；38、第一功率放大器；39、第一天线；40、第二发射链路；41、第二数字上采样滤波器；42、第二数字插值滤波器；43、第二数模转换器；44、第二模拟低通滤波器；45、第二模拟混频器；46、第二功率预放大器；47、第二功率放大器；48、第二天线；50、第一接收链路；51、第三天线；52、第一低噪声放大器；53、第三模拟混频器；54、第三模拟低通滤波器；55、第一可变增益放大器；56、第一模数转换器；57、第三数字插值滤波器；58、第二数字载波频偏补偿器；59、第一数字下采样滤波器；60、第二接收链路；61、第四天线；62、第二低噪声放大器；63、第四模拟混频器；64、第四模拟低通滤波器；65、第二可变增益放大器；66、第二模数转换器；67、第四数字插值滤波器；68、第二数字下采样滤波器。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。

正如背景技术所介绍的，现有技术中无法低成本地为无线通信芯片提供高精度的符号时钟和载波时钟，为了解决如上无法低成本地为无线通信芯片提供高精度的符号时钟和载波时钟的问题，本申请的实施例提供了一种获取外部时钟源提供的时钟信号的方法与无线通信装置。

图1是根据本申请实施例的一种获取外部时钟源提供的时钟信号的方法流程图。如图1所示，该方法包括：

步骤S101，获取外部时钟信号，上述外部时钟信号为外部时钟源提供的时钟信号；

步骤S102，获取外部时钟偏差，上述外部时钟偏差为上述外部时钟信号的偏差，上述外部时钟偏差包括符号时钟频率偏差和载波时钟频率偏差；

步骤S103，对上述外部时钟偏差进行补偿。

上述方案中，通过获取外部时钟信号，再获取外部时钟信号的偏差，然后对外部时钟信号的偏差进行补偿，得到了高精度的外部时钟信号，采用本方案实现了为包括WIFI芯片在内的无线通信芯片提供高精度的时钟信号。解决了无法低成本地为无线通信芯片提供高精度的符号时钟和载波时钟的问题。

具体地，执行上述方案的主体是包括WIFI芯片在内的无线通信芯片，上述外部时钟信号为除无线通信芯片以外的其他芯片提供的时钟信号，即本方案中的外部时钟信号不是无线通信芯片自带的晶体产生的，不占用无线通信芯片本身的资源，提供外部时钟信号的芯片可以为SOC芯片，SOC芯片与无线通信芯片通信。该外部时钟信号的精度一般不高，我们通过步骤S102和步骤S103来对无线通信芯片提供高精度的时钟。

本申请的一种实施例，为得到更精准的时钟信号，重复执行上述步骤S102和步骤S103，即通过不断迭代的方式：先估计外部时钟偏差，然后对外部时钟偏差进行补偿；接着再估计出残留的外部时钟偏差，再在芯片内部进一步补偿残留的外部时钟偏差。反复迭代，从而获得可跟踪的高精度时钟信号。

本申请的一种实施例，由于外部时钟信号的精度或者晶振精度不确定，并且不能通过WIFI芯片内部数字化补偿式晶振振荡器(Digitally Compensated CrystalOscillator，DCXO)电路来控制外部时钟精度，最大可能有±100PPM左右频偏，不能满足实际WIFI芯片需要。因此我们既可以在整机出厂之前对外部时钟偏差进行估计，具体地，获取外部时钟偏差包括：接收第一数据包，上述第一数据包为测试仪器发出的；根据上述第一数据包，确定第一发包时钟偏差，上述第一发包时钟偏差为上述测试仪器的发包时钟偏差；根据上述第一发包时钟偏差逆推出上述外部时钟偏差。具体地，上述测试仪器可以为CMW500，LITEPOINT等WIFI测试设备；测试仪器发出的第一数据包为标准数据包。具体地，上述测试仪器的发包时钟偏差是指无线通信芯片时钟和仪器标准时钟的误差，测试仪器发送第一数据包至无线通信芯片，然后无线通信芯片根据测试仪器的发包时钟偏差确定外部时钟偏差，实现了外部时钟偏差的精确确定。具体地，该方案中确定外部时钟偏差的具体原理是利用测试仪器发出来的包是标准时钟特点，由于通信芯片时钟是不标准，这样通信芯片接收仪器发出来的包就会误以为标准时钟有个偏差，通信芯片可以通过算出收包频率偏差或者符号偏差得到这个时钟偏差，再根据这个偏差逆推出芯片时钟偏差。

本申请的另一种实施例中，获取外部时钟偏差还包括：无线通信芯片发出第三数据包；测试仪器接收上述第三数据包；根据上述第三数据包确定第二发包时钟偏差，上述第二发包时钟偏差为上述无线通信芯片的发包时钟偏差；根据上述第二发包时钟偏差确定上述外部时钟偏差。具体地，上述无线通信芯片的发包时钟偏差是指无线通信芯片时钟和测试仪器时钟的误差，具体地，该方案中确定外部时钟偏差的具体原理是利用测试仪器接收的时钟是标准时钟特点，由于通信芯片时钟是不标准，发出来的包也携带不标准时钟信息，测试仪器可以通过收包频率偏差或者符号偏差得到时钟偏差。

本申请的一种实施例，在设备出厂时统一用测试仪器进行时钟偏差估计，接着把时钟估计值写入芯片存储器中(包括不局限于eFuse，EEPROM，FLASH等)，在设备或者芯片开始工作时，根据存储器值就可以进行载波时钟频率偏差和符号时钟频率偏差预校准。由于传统通信芯片自身携带的晶体一般也得进行时钟偏差估计，因此这一步基本不会增加校准成本。

本申请的另一种实施例，也可以利用交互系统在硬件或者软件先对对端设备进行载波偏差估计，再得到时钟偏差估计，具体地，获取外部时钟偏差还包括：接收第二数据包，上述第二数据包为外部通信芯片发出的；根据上述第二数据包，确定上述外部时钟偏差。其中，外部通信芯片为与上述无线通信芯片进行通信的设备。

本申请的再一种实施例，根据上述第二数据包，确定上述外部时钟偏差，包括：根据上述第二数据包确定第一频点值和第二频点值，上述第一频点值为无线通信芯片产生的频点值，上述第二频点值为上述外部通信芯片产生的频点值；根据上述第一频点值和上述第二频点值确定上述外部时钟偏差。由于WIFI设备是交互设备，使用的时候肯定需要连到另外一台WIFI设备。因此，在实际使用时，先打开WIFI设备接收机，当接收到其他WIFI设备发出去的数据包，就会有载波频差(等同于载波时钟频率偏差)估计，如公式1所示：

CFO＝fs_new-fs (公式1)

上述fs_new是接收到其他WIFI设备产生的频点值(即第二频点值)，fs是我们的WIFI设备(即无线通信芯片)产生的频点值(即第一频点值)。CFO(Carrier Frequency Offset)为载波偏差或者频偏。

由于载波时钟和符号时钟是同源的，因此载波频偏CFO对应的符号时钟偏差PPM表示为：

根据公式2可知，只要得到载波偏差(CFO：Carrier Frequency Offset)，就可以得到符号时钟频率偏差PPM估计，其中，fs_standard是标准载波频点值。

本申请的一种典型的实施例提供了一种无线通信装置，如图2和图3所示，该装置包括：

无线通信芯片01，上述无线通信芯片01用于执行任意一种上述的获取外部时钟源提供的时钟信号的方法；

外部时钟芯片02，上述外部时钟芯片02与上述无线通信芯片01电连接，用于提供外部时钟源，上述外部时钟源产生上述外部时钟信号。

上述方案中，外部时钟芯片生成外部时钟信号，外部时钟信号用于为无线通信芯片提供外部时钟，实现了对无线通信芯片提供高精度的外部时钟信号，不占用无线通信芯片本身的资源。解决了无法低成本地为无线通信芯片提供高精度的符号时钟和载波时钟的问题。

本申请的一种实施例，如图2所示，上述外部时钟芯片02包括晶振10，上述晶振10用于生成上述外部时钟信号。即可以使用外部时钟芯片02自带的晶振10产生外部时钟信号。与晶振10的两端连接的还有第一晶振电容100和第二晶振电容101。

本申请的另一种实施例，为保证外部时钟信号的高精度，如图2所示，上述无线通信装置还包括第一低通滤波器11和第一电容12，上述第一低通滤波器11包括第二电容110和第一电阻111，上述第一电容12的第一端与上述晶振10电连接，上述第一电容12的第二端与上述第一电阻111的第一端电连接，上述第一电阻111的第二端分别与上述第二电容110的第一端和上述无线通信芯片01电连接，上述第二电容110的第二端接地。第一低通滤波器11用于抑制外部时钟信号的高频分量和噪声，第一电容12用于隔离外部时钟信号的直流分量以及调整外部时钟信号进入无线通信芯片01的幅值。

本申请的再一种实施例，如图3所示，上述外部时钟芯片02包括输出管脚20，上述输出管脚20用于输出上述外部时钟信号。除了使用外部时钟芯片02自带的晶振10产生外部时钟信号以外，还可以使用外部时钟芯片02的输出管脚20输出外部时钟信号，当然，输出管脚20输出外部时钟信号的前提是，应用硬件和/或软件的方式产生外部时钟信号。

本申请的一种实施例，为保证外部时钟信号的高精度，如图3所示，上述无线通信装置还包括第二低通滤波器21和第三电容22，上述第二低通滤波器21包括第四电容210和第二电阻211，上述第三电容22的第一端与上述输出管脚20电连接，上述第三电容22的第二端与上述第二电阻211的第一端电连接，上述第二电阻211的第二端分别与上述第四电容210的第一端和上述无线通信芯片01电连接，上述第四电容210的第二端接地。第二低通滤波器21用于抑制外部时钟信号的高频分量和噪声，第三电容22用于隔离外部时钟信号的直流分量以及调整外部时钟信号进入无线通信芯片01的幅值。

本申请的一种实施例，如图4所示，上述无线通信芯片包括第一发射链路30，上述第一发射链路30包括依次连接的第一数字上采样滤波器31、第一数字载波频偏补偿器32、第一数字插值滤波器33、第一数模转换器34、第一模拟低通滤波器35、第一模拟混频器36、第一功率预放大器37(PPA，pre-power amplifier)、第一功率放大器38(PA poweramplifier)和第一天线39，上述第一数字载波频偏补偿器32用于对上述载波时钟频率偏差进行补偿，上述第一数字插值滤波器33用于对上述符号时钟频率偏差进行补偿。第一发射链路30输入基带信号，其中，CFO表示载波时钟频率偏差，PPM表示符号时钟频率偏差，LO是本振(local oscillatior)，用来产生发射信号射频频点，第一数字上采样滤波器31的作用是把基带信号进行上采样以减少数模转换器设计难度，第一模拟混频器36的作用是把基带信号频谱搬移到发射射频频点，第一功率预放大器37的作用是对模拟信号进行初步放大，第一功率放大器38的作用是对模拟信号功率再次放大供天线输出，第一发射链路30的输出信号为RFOUT，输出信号RFOUT通过第一天线39进行传输。应用本方案的第一发射链路30可以自动快速地减少无线通信芯片与连接站点的相对载波时钟频偏和相对符号时钟频偏，提高信息传输效率。连接站点即对端设备。

本申请的另一种实施例，第一发射链路中的第一数字载波频偏补偿器和第一数字插值滤波器的位置可以互换，第一数字载波频偏补偿器和第一数字插值滤波器也可以放在第一数字上采样滤波器的上游。

本申请的另一种实施例，如图5所示，上述无线通信芯片包括第二发射链路40，上述第二发射链路40包括依次连接的第二数字上采样滤波器41、第二数字插值滤波器42、第二数模转换器43、第二模拟低通滤波器44、第二模拟混频器45、第二功率预放大器46、第二功率放大器47和第二天线48，上述第二模拟混频器45用于对上述载波时钟频率偏差进行补偿，上述第二数字插值滤波器42用于对上述符号时钟频率偏差进行补偿。第二发射链路40输入基带信号，其中，PPM表示符号时钟频率偏差，LONEW表示是本振(local oscillatior)，用来产生发射信号射频频点，第二数字上采样滤波器41的作用是基带信号进行上采样以减少数模转换器设计难度，第二模拟混频器45的作用是是把基带信号频谱搬移到发射射频频点，第二功率预放大器46的作用是对模拟信号进行初步放大，第二功率放大器47的作用是对模拟信号功率再次放大供天线输出，第二发射链路40的输出信号为RFOUT1，输出信号RFOUT1通过第二天线48进行传输。LONEW是通过配置锁相环模块(PLL)中分频比寄存器产生新的本振频点。应用本方案的第二发射链路40可以自动快速地减少无线通信芯片与连接站点的相对载波时钟频偏和相对符号时钟频偏，提高信息传输效率。连接站点即对端设备。

本申请的另一种实施例，第二发射链路中的第二数字插值滤波器可以放在第二数字上采样滤波器的上游。

本申请的一种实施例，如图6所示，上述无线通信芯片包括第一接收链路50，上述第一接收链路50包括依次连接的第三天线51、第一低噪声放大器52(LNA low noiseamplifier)、第三模拟混频器53、第三模拟低通滤波器54、第一可变增益放大器55(VGAvariable gain amplifier)、第一模数转换器56、第三数字插值滤波器57、第二数字载波频偏补偿器58和第一数字下采样滤波器59，上述第三数字插值滤波器57用于上述符号时钟频率偏差进行补偿，上述第二数字载波频偏补偿器58用于对上述载波时钟频率偏差进行补偿。第三天线51用于接收信号，其中，CFO表示载波时钟频率偏差，PPM表示符号时钟频率偏差，LO是本振(local oscillatior)，用来产生接收信号射频频点，第一低噪声放大器52的作用是对接收微弱信号进行初步放大，降低噪声干扰，第三混频器的作用是把接收的射频信号频谱搬移到基带或者中频位置，第六一可变增益放大器的作用是把不同接收信号功率放大或者衰减到恒定功率上，第一下采样滤波器的作用是把高采样率信号进行下采样到基带速率上，第一接收链路50的输出信号为基带信号或者中频信号。另外，第二数字载波频偏补偿器可以和第一发射链路中的第一数字载波频偏补偿器可以共用，以节省无线通信芯片的面积。应用本方案的第一接收链路可以自动快速地减少无线通信芯片与连接站点的相对载波时钟频偏和相对符号时钟频偏，提高信息传输效率。连接站点即对端设备。

本申请的一种实施例，第一接收链路中的第三插值滤波器和第二载波频偏补偿器的位置可以互换，第三插值滤波器和第二载波频偏补偿器也可以放在第一下采样滤波器之后。

本申请的又一种实施例，如图7所示，上述无线通信芯片包括第二接收链路60，上述第二接收链路60包括依次连接的第四天线61、第二低噪声放大器62、第四模拟混频器63、第四模拟低通滤波器64、第二可变增益放大器65、第二模数转换器66、第四数字插值滤波器67和第二数字下采样滤波器68，上述第四数字插值滤波器用于上述符号时钟频率偏差进行补偿，上述第四模拟混频器63用于对上述载波时钟频率偏差进行补偿。第四天线61用于接收信号，其中，PPM表示符号时钟频率偏差，LONEW是通过配置锁相环模块(PLL)中分频比寄存器产生新的本振频点，第二低噪声放大器62的作用是对接收微弱信号进行初步放大，降低噪声干扰，第四模拟混频器63的作用是接收的射频信号频谱搬移到基带或者中频位置，第二可变增益放大器65的作用是是把不同接收信号功率放大或者衰减到恒定功率上，第二数字下采样滤波器68的作用是把高采样率信号进行下采样到基带速率上。另外，第四数字插值滤波器和第二发射链路中的第二数字插值滤波器可以共用，以节省无线通信芯片的面积。应用本方案的第二接收链路可以自动快速地减少无线通信芯片与连接站点的相对载波时钟频偏和相对符号时钟频偏，提高信息传输效率。连接站点即对端设备。

本申请的一种实施例，第二接收链路中的第四插值滤波器可以放在第二下采样滤波器之后。

本申请的一种具体的实施方式中，上述第一数字上采样滤波器、第一数字载波频偏补偿器、第一数字插值滤波器、第一数模转换器、第一模拟低通滤波器、第一模拟混频器、第一功率预放大器(PPA，pre-power amplifier)、第一功率放大器(PA power amplifier)，以及第二数字上采样滤波器、第二数字插值滤波器、第二数模转换器、第二模拟低通滤波器、第二模拟混频器、第二功率预放大器和第二功率预放大器、第一低噪声放大器(LNA lownoise amplifier)、第三模拟混频器、第三模拟低通滤波器、第一可变增益放大器(VGAvariable gain amplifier)、第一模数转换器、第三数字插值滤波器、第二数字载波频偏补偿器和第一数字下采样滤波器以及第二低噪声放大器、第四模拟混频器、第四模拟低通滤波器、第一可变增益放大器、第二模数转换器、第四数字插值滤波器和第二数字下采样滤波器可以采用加法器、乘法器、电容、电阻、逻辑门等电子器件实现。

本申请的一种实施例，采用第一发射链路和第一接收链路进行载波时钟频率偏差估计时，第一接收链路中的第二载波频偏补偿器可以和第一发射链路中的第一载波频偏补偿器可以共用，补偿具体公式如下：

I₁(n)+Q₁(n)*1i＝(I(n)+Q(n)*1i)e^{1i*2π*(-cfo)*n}＝(I(n)cos(2π*cfo*n)+Q(n)sin(2π*cfo*n))+(-I(n)sin(2π*cfo*n)+Q(n)cos(2π*cfo*n))*1i (公式7)

上述公式7中：n是基带速率采样点坐标，I(n),Q(n)分别表示原始I路和Q路两路的第n个基带采样点，cfo表示需要补偿的频偏，I₁(n),Q₁(n)分别表示经过频偏补偿的I路和Q路两路的第n个基带采样点。

采用第二发射链路和第二接收链路进行载波时钟频率偏差估计时，则都是直接配置锁相环模块(PLL)中分频比寄存器。

第二接收链路中的第四插值滤波器和第二发射链路中的第二插值滤波器可以共用，符号时钟频率偏差PPM可以先通过公式2给出，无论是发射链路还是接收链路，都是作为数字滤波器输入进行符号时钟频率偏差补偿，只不过发射链路是进行正PPM补偿，接收链路是进行负PPM补偿。数字滤波器(第四插值滤波器和第二插值滤波器)常用各种插值滤波器，包括但不局限于B-spline插值滤波器，Hermite插值滤波器，Lagrange插值滤波器。这里只给出了Lagrange插值滤波器实现，采用4阶6点插值滤波器，其时域响应如下：

其中，f(x)表示该插值滤波器不同时间点时域幅度响应，x表示时域时间点。

插值滤波器在符号偏差是100PPM时性能最差，对802.11n来说，最大有用带宽是40×11/128＝36.25MHz，进入插值滤波器最小符号率一般至少是80MHz，图11表示以采样率80MHz仿真的插值器信噪比性能。可以看出，如果输入是40M OFDM信号，经过插值器之后，插值器对性能影响就是图11中频谱为[-18.125：18.125]MHz的积分，造成的平均信噪比损失是-50dB，能满足802.11发射信号的要求。如果输入是20M OFDM信号，经过插值器之后，插值器对性能影响就是图11中频谱为[-9.75：9.75]MHz的积分，造成的平均信噪比损失只有-80dB，对802.11发射信号基本没影响。

本申请的一种实施例中，补偿载波时钟频率偏差既可以采用第一发射链路、第二发射链路、第一接收链路和第二接收链路在数字部分进行补偿，也可以在模拟部分通过配置锁相环模块(PLL)中分频比寄存器进行补偿。其中，模拟部分是数模转换器后面所有电路，分频比寄存器具体是指控制锁相环模块(PLL)中产生本振频点值，该方案的具体的实现原理是：由于载波时钟不准，因此通过。

本申请的一种具体的实施方式中，估计CFO的具体的实现方式是：如图8是WIFI信号正交频分复用技术帧时域(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称OFDM)结构图，传统估计CFO的方法一般用图8中两个LTF1/LTF2(long training field，)，采用互相关方法来估计CFO，但由于互相关对噪声有放大作用，因此估计不太准确。为了提高CFO估计精度，我们采用每个帧的LSIG域(Low Signal)进行频偏估计：下面H_LSIG是LSIG域对应的信道估计值，它是由两个LTF序列计算得到的，即

其中，k为载波坐标，H_LTF1表示LTF1符号的频域信道估计，H_LTF2表示LTF2符号的频域信道估计。

H(k)表示不考虑频偏和符号偏差时，频域信道理想估计值，Δf表示频偏，N_g表示每个OFDM中保护间隔长度，l表示LTF1在OFDM符号中符号个数，N_s表示OFDM符号个数，T_u表示OFDM符号周期。

参考信号可以表示为：

其中，LSIG(k)表示LSIG原始频域数据。

接收信号可以表示为：

故

其中，Atan[Rx(k)Ref^*(k)]表示求[Rx(k)Ref^*(k)]反正切，对应的物理意义就是求CFO的估计值。

图9是实现CFO估计的原理图。参考信号Ref是通过解信令得到的，它的值只能是±1，因此图9中乘法器其实不是真正的乘法器，由于算CFO只需要算一次，因此可以通过迭代算法(比如CORIDC)计算CFO，基本不增加芯片的面积。其中，conj表示的含义是数学中复数共轭，也就是公式6中的符号*，accu表示的含义是累加器(accumulator)，Atan()表示的含义是反正切，CFO Error为CFO估计值。

并且，利用公式6估计CFO对噪声不会有放大作用，因此比传统利用LTF估计CFO性能更好。图10是仿真SNR＝0.5dB时估计的CFO性能，可以看出估计残留CFO在3PPM以内。图10中，SNR表示信噪比(signal noise ratio)，BW表示信号带宽(bandwidth)，DPLL表示估计频偏用到的数字锁相环模块(digital phase locked loop)，纵坐标residue ppm表示残留的频偏，横坐标times表示仿真次数。

本申请的一种具体的实施例中，上述无线通信芯片为WIFI芯片，上述外部时钟芯片为SOC芯片，利用SOC芯片为WIFI芯片提供时钟信号，不占用WIFI芯片本身的资源，且实现了对WIFI芯片提供高精度的外部时钟信号。并且可以减少相关电容器件以及WIFI设备中控制晶体的DCXO等电路，从而减少设备成本，使得设备更具市场竞争力。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1)、本申请的获取外部时钟源提供的时钟信号的方法，通过获取外部时钟信号，再获取外部时钟信号的偏差，然后对外部时钟信号的偏差进行补偿，得到了高精度的外部时钟信号，采用本方案实现了为包括WIFI芯片在内的无线通信芯片提供高精度的时钟信号。解决了无法低成本地为无线通信芯片提供高精度的符号时钟和载波时钟的问题。

2)、本申请的无线通信装置，外部时钟芯片生成外部时钟信号，外部时钟信号用于为无线通信芯片提供外部时钟，实现了对无线通信芯片提供高精度的外部时钟信号，不占用无线通信芯片本身的资源。解决了无法低成本地为无线通信芯片提供高精度的符号时钟和载波时钟的问题。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种获取外部时钟源提供的时钟信号的方法，其特征在于，包括：

获取外部时钟信号，所述外部时钟信号为外部时钟源提供的时钟信号；

获取外部时钟偏差，所述外部时钟偏差为所述外部时钟信号的偏差，所述外部时钟偏差包括符号时钟频率偏差和载波时钟频率偏差；

对所述外部时钟偏差进行补偿；

提供所述外部时钟信号的芯片为低精度的外部时钟芯片；

获取外部时钟偏差包括：

接收第一数据包，所述第一数据包为测试仪器发出的；

根据所述第一数据包，确定第一发包时钟偏差，所述第一发包时钟偏差为所述测试仪器的发包时钟偏差；

根据所述第一发包时钟偏差逆推出所述外部时钟偏差。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取外部时钟偏差还包括：

接收第二数据包，所述第二数据包为外部通信芯片发出的；

根据所述第二数据包，确定所述外部时钟偏差。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述第二数据包，确定所述外部时钟偏差，包括：

根据所述第二数据包确定第一频点值和第二频点值，所述第一频点值为无线通信芯片产生的频点值，所述第二频点值为所述外部通信芯片产生的频点值；

根据所述第一频点值和所述第二频点值确定所述外部时钟偏差。

4.一种无线通信装置，其特征在于，包括：

无线通信芯片，所述无线通信芯片用于执行权利要求1至3中任一项所述的获取外部时钟源提供的时钟信号的方法；

外部时钟芯片，所述外部时钟芯片与所述无线通信芯片电连接，用于提供外部时钟源，所述外部时钟源产生所述外部时钟信号。

5.根据权利要求4所述的无线通信装置，其特征在于，所述外部时钟芯片包括晶振，所述晶振用于生成所述外部时钟信号。

6.根据权利要求5所述的无线通信装置，其特征在于，所述无线通信装置还包括第一低通滤波器和第一电容，所述第一低通滤波器包括第二电容和第一电阻，所述第一电容的第一端与所述晶振电连接，所述第一电容的第二端与所述第一电阻的第一端电连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电容的第一端和所述无线通信芯片电连接，所述第二电容的第二端接地。

7.根据权利要求4所述的无线通信装置，其特征在于，所述外部时钟芯片包括输出管脚，所述输出管脚用于输出所述外部时钟信号。

8.根据权利要求7所述的无线通信装置，其特征在于，所述无线通信装置还包括第二低通滤波器和第三电容，所述第二低通滤波器包括第四电容和第二电阻，所述第三电容的第一端与所述输出管脚电连接，所述第三电容的第二端与所述第二电阻的第一端电连接，所述第二电阻的第二端分别与所述第四电容的第一端和所述无线通信芯片电连接，所述第四电容的第二端接地。

9.根据权利要求4所述的无线通信装置，其特征在于，所述无线通信芯片包括第一发射链路，所述第一发射链路包括依次连接的第一数字上采样滤波器、第一数字载波频偏补偿器、第一数字插值滤波器、第一数模转换器、第一模拟低通滤波器、第一模拟混频器、第一功率预放大器、第一功率放大器和第一天线，所述第一数字载波频偏补偿器用于对所述载波时钟频率偏差进行补偿，所述第一数字插值滤波器用于对所述符号时钟频率偏差进行补偿。

10.根据权利要求4所述的无线通信装置，其特征在于，所述无线通信芯片包括第二发射链路，所述第二发射链路包括依次连接的第二数字上采样滤波器、第二数字插值滤波器、第二数模转换器、第二模拟低通滤波器、第二模拟混频器、第二功率预放大器、第二功率放大器和第二天线，所述第二模拟混频器用于对所述载波时钟频率偏差进行补偿，所述第二数字插值滤波器用于对所述符号时钟频率偏差进行补偿。

11.根据权利要求4所述的无线通信装置，其特征在于，所述无线通信芯片包括第一接收链路，所述第一接收链路包括依次连接的第三天线、第一低噪声放大器、第三模拟混频器、第三模拟低通滤波器、第一可变增益放大器、第一模数转换器、第三数字插值滤波器、第二数字载波频偏补偿器和第一数字下采样滤波器，所述第三数字插值滤波器用于所述符号时钟频率偏差进行补偿，所述第二数字载波频偏补偿器用于对所述载波时钟频率偏差进行补偿。

12.根据权利要求4所述的无线通信装置，其特征在于，所述无线通信芯片包括第二接收链路，所述第二接收链路包括依次连接的第四天线、第二低噪声放大器、第四模拟混频器、第四模拟低通滤波器、第二可变增益放大器、第二模数转换器、第四数字插值滤波器和第二数字下采样滤波器，所述第四数字插值滤波器用于所述符号时钟频率偏差进行补偿，所述第四模拟混频器用于对所述载波时钟频率偏差进行补偿。

13.根据权利要求4至12中任一项所述的无线通信装置，其特征在于，所述无线通信芯片为WIFI芯片，所述外部时钟芯片为SOC芯片。