CN117527497A - 频偏校准方法、装置、电子设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种频偏校准方法、装置、电子设备和存储介质，应用于通信技术领域，其中，方法包括：获取当前频偏值；基于预先构建的频偏值与最大频偏调整量的对应关系，确定所述当前频偏值对应的目标频偏调整量；根据所述目标频偏调整量对晶振进行频偏调整。以解决现有技术中，现有的频偏算法在窄带中不适用，缺少对窄带中频偏估计和校准方法的问题。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种频偏校准方法、装置、电子设备和存储介质。
背景技术
目前，电力通信系统中EPDT协议使用的是GMSK的调制解调，具有传播距离远，抗干扰能力强的特点。但对频偏非常敏感，几十HZ的频偏就有可能引起系统的崩溃，所以，需要一套频偏估计和跟踪的方法，才能保证系统的稳定可靠。
而公网中使用的频偏算法，在窄带应用中不具有适用性，因为窄带使用的主芯片处理能力弱，无法直接采用FFT等运算量大的算法。所以，窄带中使用的频偏估计暂时未有有效可靠的方式。
发明内容
本申请提供了一种频偏校准方法、装置、电子设备和存储介质，用以解决现有技术中，现有的频偏算法在窄带中不适用，缺少对窄带中频偏估计和校准方法的问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种频偏校准方法，包括：
基于预先构建的频偏值与最大频偏调整量的对应关系，确定所述当前频偏值对应的目标频偏调整量；
根据所述目标频偏调整量对晶振进行频偏调整。
可选的，所述基于预先构建的频偏值与最大频偏调整量的对应关系，确定所述当前频偏值对应的目标频偏调整量，包括：
确定所述当前频偏值所处的目标频偏范围，所述目标频偏范围是基于所述对应关系中的频偏值得到的；
确定所述目标频偏范围对应的频偏调整量为所述目标频偏调整量。
可选的，所述确定所述当前频偏值所处的目标频偏范围，包括：
获取目标最大频偏调整量，所述目标最大频偏调整量为所述最大频偏调整量中的互为相反数的两个；
确定所述目标最大频偏调整量对应的初始频偏范围；
确定所述当前频偏值所在所述初始频偏范围为所述目标频偏范围。
可选的，确定所述目标频偏范围对应的目标频偏调整量为所述目标频偏调整量，
在所述目标频偏范围不为指定频偏范围的情况下，所述目标频偏调整量为最大频偏调整量；
在所述目标频偏范围为指定频偏范围的情况下，所述目标频偏调整量为所述晶振对应的调节步长。
可选的，所述获取当前频偏值，包括：
获取同步头；
根据所述同步头计算得到所述当前频偏值。
可选的，所述获取当前频偏值，包括：
获取预设时长内得到的至少一个初始频偏值；
计算所述至少一个初始频偏值的均值，得到所述当前频偏值。
可选的，所述计算所述至少一个初始频偏值的均值，得到所述当前频偏值，包括：
计算每个所述初始频偏值的实部的第一均值；
计算每个所述初始频偏值的虚部的第二均值；
确定所述第二均值与所述第一均值的商为所述当前频偏值。
第二方面，本申请实施例提供了一种频偏校准装置，包括：
获取模块，用于获取当前频偏值；
确定模块，用于基于预先构建的频偏值与最大频偏调整量的对应关系，确定所述当前频偏值对应的目标频偏调整量；
调整模块，用于根据所述目标频偏调整量对晶振进行频偏调整。
第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口和存储器通过通信总线完成相互间的通信；
所述存储器，用于存储计算机程序；
所述处理器，用于执行所述存储器中所存储的程序，实现第一方面所述的频偏校准方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的频偏校准方法。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：本申请实施例提供的该方法，通过获取当前频偏值；基于预先构建的频偏值与最大频偏调整量的对应关系，确定所述当前频偏值对应的目标频偏调整量；根据所述目标频偏调整量对晶振进行频偏调整。如此，通过当前频偏值确定的目标频偏调整量，调整外部晶振，从而达到接收端与发送端同步的目的。无需复杂的的运算大的运算，能够运用于窄带频偏的估计和校准中。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
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简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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。
图1为本申请一实施例提供的频偏校准方法的应用场景图；
图2为本申请一实施例提供的频偏校准方法的流程图；
图3为本申请一实施例提供EPDT接收链路框图；
图4为本申请一实施例提供的频偏校准方法中正偏调整趋势图；
图5为本申请一实施例提供的频偏校准方法中负偏调整趋势图；
图6为本申请一实施例提供的频偏校准装置的结构图；
图7为本申请一实施例提供的电子设备的结构图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在对本发明实施例进行进一步详细说明之前，对本发明实施例中涉及的名词和术语进行说明，本发明实施例中涉及的名词和术语适用于如下的解释。
帧同步：在数字时分多路通信系统中，为了能正确分离各路时隙信号，在发送端必须提供每帧的起始标记，在接收端检测并获取这一标志的过程称为帧同步。帧同步有起止式同步法和插入特殊同步码组法两种。要求开机后整个系统要能很快地进人帧同步，或一旦帧失步后，能很快恢复帧同步。帧失步将使信息丢失，对于语音通信来讲，人耳不易察觉出小于100 ms的通信中断，所以一般认为帧同步恢复时间在几十毫秒量级是允许的。
根据本申请一实施例提供了一种频偏校准方法。可选地，在本申请实施例中，上述频偏校准方法可以应用于如图1所示的由终端101和服务器102所构成的硬件环境中。如图1所示，服务器102通过网络与终端101进行连接，可用于为终端或终端上安装的客户端提供服务（如应用服务等），可在服务器上或独立于服务器设置数据库，用于为服务器102提供数据存储服务，上述网络包括但不限于：广域网、城域网或局域网，终端101并不限定于PC、手机、平板电脑等。
本申请实施例的频偏校准方法可以由服务器102来执行，也可以由终端101来执行，还可以是由服务器102和终端101共同执行。其中，终端101执行本申请实施例的频偏校准方法，也可以是由安装在其上的客户端来执行。
以终端执行本申请实施例的频偏校准方法为例，图2是根据本申请实施例的一种可选的频偏校准方法的流程示意图，如图2所示，该方法的流程可以包括以下步骤：
步骤201、获取当前频偏值。
一些实施例中，当前频偏值可以是每间隔预设时长获取一次。
具体的，可以先进行帧同步得到同步头，并根据该同步头计算得到该当前频偏值。
其中，可以通过差分频偏估计算法、基于最大似然估计的频偏估计算法、基于最小二乘法的频偏估计算法等来获取当前频偏值。
在一个可选实施例中，在当前频偏值为每间隔预设时长获取一次时，在预设时长内可能会存在多个初始频偏值，通过计算多个初始频偏值的均值，得到当前频偏值。具体可以包括：
获取预设时长内得到的至少一个初始频偏值；
计算所述至少一个初始频偏值的均值，得到所述当前频偏值。
其中，每个初始频偏值可以采用上述实施例所述的基于同步头计算得到。
其中，计算初始频偏值的均值的方式有多种，例如，第一种：
计算每个所述初始频偏值的实部的第一均值；计算每个所述初始频偏值的虚部的第二均值；确定所述第二均值与所述第一均值的商为所述当前频偏值。
第二种：采用多次平均的方法，直接将至少一个初始频偏值进行平均，得到当前频偏值。
步骤202、基于预先构建的频偏值与最大频偏调整量的对应关系，确定所述当前频偏值对应的目标频偏调整量。
一些实施例中，可以预先构建频偏值与最大频偏调整量间的对应关系，从而在得到当前频偏值后，从上述对应关系中得到目标频偏调整量。
在一个可选实施例中，所述基于预先构建的频偏值与最大频偏调整量的对应关系，确定所述当前频偏值对应的目标频偏调整量，包括：
确定所述当前频偏值所处的目标频偏范围，所述目标频偏范围是基于所述对应关系中的频偏值得到的；
确定所述目标频偏范围对应的频偏调整量为所述目标频偏调整量。
一些实施例中，为提高确定目标频偏调整量的效率，降低对应关系中的数据量，可以通过数据分区的方式，按照频偏值的大小进行划分，得到至少一个频偏范围，进而对每个频偏范围配置相应的频偏调整量。
基于此，可以先确定当前频偏值对应的目标频偏范围，进而将所述目标频偏范围对应的频偏调整量作为所述目标频偏调整量。
可以将当前频偏值与每个频偏范围进行比较，该当前频偏值所在的频偏范围为目标频偏范围。
在一个可选实施例中，所述确定所述当前频偏值所处的目标频偏范围，包括：
获取目标最大频偏调整量，所述目标最大频偏调整量为所述最大频偏调整量中的互为相反数的两个；
确定所述目标最大频偏调整量对应的初始频偏范围；
确定所述当前频偏值所在所述初始频偏范围为所述目标频偏范围。
一些实施例中，最大频偏调整量可以根据实际情况进行选择设置，在最大频偏调整量不同的情况下，频偏范围也不相同。例如根据晶振的调节步长确定，将调节步长的N（其中，N为正整数）倍作为最大频偏调整量。
其中，确定所述最大频偏调整量对应的初始频偏范围，可以是，先确定正向最大频偏调整量对应的第一频偏值以及负向最大频偏调整量对应的第二频偏值，配置初始频偏范围包括大于第一频偏值、小于第二频偏值以及在第一频偏值和第二频偏值之间。
进一步的，在得到初始频偏范围后，将当前频偏值与上述的三个初始频偏范围进行比较，得到目标频偏范围。
在一个可选实施例中，确定所述目标频偏范围对应的目标频偏调整量为所述目标频偏调整量，
在所述目标频偏范围不为指定频偏范围的情况下，所述目标频偏调整量为最大频偏调整量；
在所述目标频偏范围为指定频偏范围的情况下，所述目标频偏调整量为所述晶振对应的调节步长。
一些实施例中，指定频偏范围可以是预先从初始频偏范围中确定的，例如，将指定频偏范围确定为第一频偏值和第二频偏值之间的范围。
在目标频偏范围未在指定频偏范围的情况下，表示当前频偏较为严重，将目标频偏调整量为最大频偏调整量，以使频偏被尽快校准。
在目标频偏范围在指定频偏范围的情况下，表示当前频偏不严重，可以小范围内调整，确定目标频偏调整量为晶振对应的调节步长。
可以理解的是，可以预先建立频偏值与最大频偏调整量对应关系的查询表，在该查询表中包括每个最大频偏调整量及其对应的频偏值。
步骤203、根据所述目标频偏调整量对晶振进行频偏调整。
一些实施例中，确定目标频偏调整量后，基于该目标频偏调整量对晶振进行频偏调整，使得接收端与发送端同步。
在一个具体实施例中，其中，本申请的频偏校准方法可以应用于如图3所示的EPDT接收链路图中。本申请的频偏校准方法包括：
第一步：帧同步得到同步头，根据同步头来计算出频偏的P值（即当前频偏值）。
第二步：根据P值的大小进行查表（如下表1所示，此表可以通过实测得出，也可通过采样率，根据理论进行计算）。大于P+或小于P-时（P+和P-对应的是正负偏50Hz对应的P值，理想情况下其取值为±0.5），一次调整50Hz；在P+和P-范围内，则一次调整5Hz，使得频率的偏移始终在±5HZ内进行振荡，保证了解调的稳定性。其中，调整趋势图可参见图4所示的正偏调整趋势图和图5所示的负偏调整趋势。
表1
其中，表1中正频偏和负频偏对应的值均为最大频偏调整量，P值对应的值为频偏值。确定的目标最大频偏调整量可以为50和-50。
第三步，根据频偏值去调整直流偏置（DC_OFFSET）。根据外围模数转换器（DAC）器件的不同而有所差别，本申请使用的器件(DAC5614)DC_OFFSET每增加1则正偏5Hz，每减少1则负偏5Hz。
在EPDT里，25K带宽时每帧60ms两个时隙，每个时隙30ms，那么可知每60ms,P值的计算可采取以下两个方法：
第一种方法，多次平均方法。多个P（例如：50个）做个平均再与阈值进行比较。
第二种方法，将多个P的实部相加求平均，虚部相加求平均，再虚部的均值除以实部的均值得到P。
其它带宽时（50Hz/100Hz）方法一致，不再赘述。本申请的频偏校准方法，在硬件不支持调整晶振的外围电路时，可直接将频偏补偿在输入的I\Q数据上，再进行后续的步骤。
本申请通过计算出的P值，调整外部晶振频率稳定度DC_OFFSET的值，来同步发端。使用查表方式进行调整，并且提出选取的阈值，分阶段进行调整，大于阈值则进行一次性粗调，进入阈值范围内则进行精细调整。使频偏在很小的范围内振荡。实现简单，可真正转化为实践。频偏的解决强有力的推进了EPDT协议的推广，并且性能稳定，满足电力的高可靠性的要求，服务于民生。
基于同一构思，本申请实施例中提供了一种频偏校准装置，该装置的具体实施可参见方法实施例部分的描述，重复之处不再赘述，如图6所示，该装置主要包括：
获取模块601，用于获取当前频偏值；
确定模块602，用于基于预先构建的频偏值与最大频偏调整量的对应关系，确定所述当前频偏值对应的目标频偏调整量；
调整模块603，用于根据所述目标频偏调整量对晶振进行频偏调整。
基于同一构思，本申请实施例中还提供了一种电子设备，如图7所示，该电子设备主要包括：处理器701、存储器702和通信总线703，其中，处理器701和存储器702通过通信总线703完成相互间的通信。其中，存储器702中存储有可被处理器701执行的程序，处理器701执行存储器702中存储的程序，实现如下步骤：
获取当前频偏值；
基于预先构建的频偏值与最大频偏调整量的对应关系，确定所述当前频偏值对应的目标频偏调整量；
根据所述目标频偏调整量对晶振进行频偏调整。
上述电子设备中提到的通信总线703可以是外设部件互连标准（PeripheralComponent Interconnect，简称PCI）总线或扩展工业标准结构（Extended IndustryStandard Architecture，简称EISA）总线等。该通信总线703可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
存储器702可以包括随机存取存储器（Random Access Memory，简称RAM），也可以包括非易失性存储器（non-volatile memory），例如至少一个磁盘存储器。可选地，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器701的存储装置。
上述的处理器701可以是通用处理器，包括中央处理器（Central ProcessingUnit，简称CPU）、网络处理器（Network Processor，简称NP）等，还可以是数字信号处理器（Digital Signal Processing，简称DSP）、专用集成电路（Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC）、现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，简称FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
在本申请的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当该计算机程序在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中所描述的频偏校准方法。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。该计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行该计算机指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。该计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络或者其他可编程装置。该计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，计算机指令从一个网站站点、计算机、服务器或者数据中心通过有线（例如同轴电缆、光纤、数字用户线（DSL））或无线（例如红外、微波等）方式向另外一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。该计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。该可用介质可以是磁性介质（例如软盘、硬盘、磁带等）、光介质（例如DVD）或者半导体介质（例如固态硬盘）等。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种频偏校准方法，其特征在于，应用于信号接收端，包括：
获取当前频偏值；
基于预先构建的频偏值与最大频偏调整量的对应关系，确定所述当前频偏值对应的目标频偏调整量；
根据所述目标频偏调整量对晶振进行频偏调整。
2.根据权利要求1所述的频偏校准方法，其特征在于，所述基于预先构建的频偏值与最大频偏调整量的对应关系，确定所述当前频偏值对应的目标频偏调整量，包括：
确定所述当前频偏值所处的目标频偏范围，所述目标频偏范围是基于所述对应关系中的频偏值得到的；
确定所述目标频偏范围对应的频偏调整量为所述目标频偏调整量。
3.根据权利要求2所述的频偏校准方法，其特征在于，所述确定所述当前频偏值所处的目标频偏范围，包括：
获取目标最大频偏调整量，所述目标最大频偏调整量为所述最大频偏调整量中的互为相反数的两个；
确定所述目标最大频偏调整量对应的初始频偏范围；
确定所述当前频偏值所在所述初始频偏范围为所述目标频偏范围。
4.根据权利要求2或3所述的频偏校准方法，其特征在于，确定所述目标频偏范围对应的目标频偏调整量为所述目标频偏调整量，
在所述目标频偏范围不为指定频偏范围的情况下，所述目标频偏调整量为最大频偏调整量；
在所述目标频偏范围为指定频偏范围的情况下，所述目标频偏调整量为所述晶振对应的调节步长。
5.根据权利要求1所述的频偏校准方法，其特征在于，所述获取当前频偏值，包括：
获取同步头；
根据所述同步头计算得到所述当前频偏值。
6.根据权利要求1所述的频偏校准方法，其特征在于，所述获取当前频偏值，包括：
获取预设时长内得到的至少一个初始频偏值；
计算所述至少一个初始频偏值的均值，得到所述当前频偏值。
7.根据权利要求6所述的频偏校准方法，其特征在于，所述计算所述至少一个初始频偏值的均值，得到所述当前频偏值，包括：
计算每个所述初始频偏值的实部的第一均值；
计算每个所述初始频偏值的虚部的第二均值；
确定所述第二均值与所述第一均值的商为所述当前频偏值。
8.一种频偏校准装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取当前频偏值；
确定模块，用于基于预先构建的频偏值与最大频偏调整量的对应关系，确定所述当前频偏值对应的目标频偏调整量；
调整模块，用于根据所述目标频偏调整量对晶振进行频偏调整。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口和存储器通过通信总线完成相互间的通信；
所述存储器，用于存储计算机程序；
所述处理器，用于执行所述存储器中所存储的程序，实现权利要求1-7任一项所述的频偏校准方法。
10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述的频偏校准方法。
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- 2024-01-05 CN CN202410019775.7A patent/CN117527497B/zh active Active
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