專利名稱：Msk差分檢測(cè)解調(diào)電路中頻率漂移補(bǔ)償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種MSK差分檢測(cè)解調(diào)電路中頻率漂移補(bǔ)償裝置，屬于通信系統(tǒng)中對(duì) 接收信號(hào)的頻率漂移補(bǔ)償領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)定義了低速無(wú)線個(gè)人域網(wǎng)絡(luò)(LR-WPAN)的物理層和媒體接入控制層 兩個(gè)規(guī)范。IEEE 802.15.4低速率、低功耗和短距離傳輸?shù)奶攸c(diǎn)使它適合應(yīng)用于無(wú)線傳感器 網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域。IEEE 802.15.4物理層規(guī)定了兩個(gè)頻段，即2.4 GHz頻段和868/915 MHz頻段。 在全球通用的2.4GHz頻段，規(guī)范規(guī)定了采用O-QPSK調(diào)制方案和直序擴(kuò)頻技術(shù)。
因?yàn)镮EEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)采用的O-QPSK調(diào)制方案是帶半正弦波脈沖整形的O-QPSK調(diào) 制方案，所以這種調(diào)制方案等價(jià)于最小頻移鍵控(MSK)調(diào)制，可以采用MSK差分檢測(cè)解 調(diào)的方法及一定的編碼處理實(shí)現(xiàn)對(duì)IEEE802.15.4已調(diào)信號(hào)的解調(diào)。
頻率漂移是由于發(fā)射機(jī)與接收機(jī)的本地振蕩器(LO)無(wú)法達(dá)到理想標(biāo)稱頻率而使接收 機(jī)下變頻得到的信號(hào)中心頻率落在預(yù)期頻率之外的頻率處。頻率漂移嚴(yán)重影響解調(diào)性能， 因此需要對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。
頻率漂移補(bǔ)償通常需要兩個(gè)步驟首先，要估計(jì)接收信號(hào)的中心頻率。要估計(jì)接收信號(hào) 的中心頻率需要頻率估計(jì)器，如Kay頻率估計(jì)器和Meyr頻率估計(jì)器，它們都需要進(jìn)行復(fù)數(shù) 乘法、鑒相和累加等操作。估計(jì)出接收信號(hào)的中心頻率后，需要跟預(yù)期頻率進(jìn)行比較，然 后根據(jù)這個(gè)差值去調(diào)整本地振蕩器的頻率或?qū)κ噶啃盘?hào)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)使其回到?jīng)]有頻率漂移的 位置。要調(diào)整本地振蕩器的頻率需要用直接數(shù)字式頻率合成器(DDS)來(lái)產(chǎn)生頻率可調(diào)的 本地載波，要進(jìn)行矢量旋轉(zhuǎn)則需要進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法操作或用CORDIC算法實(shí)現(xiàn)。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提出一種MSK差分檢測(cè)解 調(diào)電路中頻率漂移補(bǔ)償裝置。
本實(shí)用新型MSK差分檢測(cè)解調(diào)電路中頻率漂移補(bǔ)償裝置，其特征在于包括累加器、時(shí) 序控制器、常數(shù)除法器、常數(shù)減法器、偏移量寄存器和減法器，其中時(shí)序控制器的異步復(fù)位端分別與累加器的異步復(fù)位端、偏移量寄存器的異步復(fù)位端連接，時(shí)序控制器的時(shí)鐘信 號(hào)端分別與累加器的時(shí)鐘信號(hào)端、偏移量寄存器的時(shí)鐘信號(hào)端連接，時(shí)序控制器的累加使 能信號(hào)端接累加器的使能輸入端，時(shí)序控制器的鎖存信號(hào)端接偏移量寄存器的使能輸入端， 累加器的數(shù)據(jù)輸入端與接減法器的數(shù)據(jù)正輸入端連接，累加器的輸出端串接常數(shù)除法器后 接常數(shù)減法器的正輸入端，常數(shù)減法器的輸出端串接偏移量寄存器后接減法器的數(shù)據(jù)負(fù)輸 入端。
本實(shí)用新型利用了MSK差分檢測(cè)解調(diào)方法的特點(diǎn)，簡(jiǎn)化了頻率漂移補(bǔ)償裝置，省去了 頻率估計(jì)裝置，僅需要一個(gè)累加器、 一個(gè)減法器和一些簡(jiǎn)單的控制邏輯就能實(shí)現(xiàn)頻率漂移 補(bǔ)償。常數(shù)減法器和常數(shù)除法器都可以通過(guò)簡(jiǎn)單的邏輯電路實(shí)現(xiàn)，非常節(jié)省硬件資源。


圖1是本實(shí)用新型頻率補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實(shí)用新型頻率補(bǔ)償方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示。本實(shí)用新型MSK差分檢測(cè)解調(diào)電路中頻率漂移補(bǔ)償裝置，其特征在于包 括累加器、時(shí)序控制器、常數(shù)除法器、常數(shù)減法器、偏移量寄存器和減法器，其中時(shí)序控 制器的異步復(fù)位端分別與累加器的異步復(fù)位端、偏移量寄存器的異步復(fù)位端連接，時(shí)序控 制器的時(shí)鐘信號(hào)端分別與累加器的時(shí)鐘信號(hào)端、偏移量寄存器的時(shí)鐘信號(hào)端連接，時(shí)序控 制器的累加使能信號(hào)端接累加器的使能輸入端，時(shí)序控制器的鎖存信號(hào)端接偏移量寄存器 的使能輸入端，累加器的數(shù)據(jù)輸入端與接減法器的數(shù)據(jù)正輸入端、本裝置的數(shù)據(jù)輸入端連 接，累加器的輸出端串接常數(shù)除法器后接常數(shù)減法器的正輸入端，常數(shù)減法器的輸出端串 接偏移量寄存器后接減法器的數(shù)據(jù)負(fù)輸入端。
IEEE 802.15.4 O-QPSK基帶信號(hào)可以表示為
<formula>formula see original document page 4</formula>，其中/(0、 Q(O是經(jīng)過(guò)半正弦波脈沖整形的基帶信號(hào)，J為虛部符 號(hào)，t為表示周期時(shí)間；
信號(hào)幅度設(shè)為l，已調(diào)信號(hào)可以表示為 <formula>formula see original document page 4</formula>
令<formula>formula see original document page 4</formula>則
<formula>formula see original document page 4</formula>(0 = c。s /9 (0 cos (2;r/力-sin (9sin (2;r/力 =cos(2;r/c"6>(0)
且代0 — arctan
=arctan「 sin,)
L朋J、cos 0(0,
如圖2所示。附加相位e(O包含了基帶信號(hào)的信息，MSK差分檢測(cè)解調(diào)方法就是從接 收信號(hào)中提取^(/)來(lái)實(shí)現(xiàn)解調(diào)的。其過(guò)程如下首先檢測(cè)出接收信號(hào)相對(duì)于載波的附加相
位e(O，然后把外)延遲一個(gè)碼元周期T得到外-r)，然后用^)減去外-r)得到差分相 位-^-r)，通過(guò)判決差分相位外)-^-r)的符號(hào)可以得到解調(diào)數(shù)據(jù)。 當(dāng)存在頻率漂移，接收信號(hào)可以表示為
r (V) = cos (2;r/j + 6> (V) + △
=cos (<9( ) + A<y0. cos(2;r//) - sin(6>( ) + △. sin (2;r//)
其中Aw是角頻率漂移量；
令/(0 = cos (0 (0 + △ W) ， 0(0 = sin (0 + 得 = /(0 cos (2;r /力—g(/) sin (2;r /c,)
于是接收端檢測(cè)到的附加相位應(yīng)為
= arctan
,QO))_______「 sin(0(,) + A—、
I(,)
=arctan
=6>(0 +紐
cos(S(0 + AW)
因此有w(o—"0—r) = (e (,)+△ w)—(卜"+△ w (卜r)) = e(o—6>g—r)+A"r
從上面的分析可以發(fā)現(xiàn)頻率漂移對(duì)MSK差分檢測(cè)解調(diào)的影響是使差分相位 ^卜r)向上或向下平移A6;r相位。IEEE 802.15.4物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PHY protocol
data unit, PPDU)有8個(gè)symbol 0作為前導(dǎo)碼，使用前面幾個(gè)symbol 0來(lái)完成能量檢測(cè)和
AGC等，剩余的前導(dǎo)碼時(shí)間里計(jì)算N (N為小于8的正整數(shù))個(gè)symbol時(shí)間的差分相位的
均值，然后用這個(gè)均值減去沒(méi)有頻率漂移時(shí)這些前導(dǎo)碼的差分相位均值，就可以求得A^r， 然后令往后有用數(shù)據(jù)的差分相位e'(0-伊(卜r)都減去A^r相位，就可以得到經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后的
差分相位，從而補(bǔ)償了頻率漂移引起的差分相位偏移，整個(gè)流程如圖2所示。實(shí)現(xiàn)此流程 的裝置，即頻率補(bǔ)償器如圖l所示。in—resetn是低電平有效的異步復(fù)位信號(hào)，in—clk是時(shí)鐘 信號(hào)，in—enable是頻率漂移補(bǔ)償器的使能信號(hào)，當(dāng)in—enable為高電平時(shí)頻率漂移補(bǔ)償器正 常工作，否則不工作。in_fcomp—on是頻率漂移補(bǔ)償?shù)膯?dòng)信號(hào)，當(dāng)in—fcomp—on為高電平， 時(shí)序控制器控制add—en信號(hào)置高，累加器開始累加差分相位in—data,時(shí)序控制器里的計(jì)數(shù) 器同時(shí)開始計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到預(yù)定的數(shù)值，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，時(shí)序控制器控制add_en 置低，累加器停止累加差分相位。累加器輸出的結(jié)果就是累加了N個(gè)symbol時(shí)間的前導(dǎo)碼 差分相位的和，這個(gè)結(jié)果被送到常數(shù)除法器，常數(shù)除法器將累加器的輸出結(jié)果除以累加次
5數(shù)得到前導(dǎo)碼差分相位的平均值，這個(gè)平均值被送到常數(shù)減法器，常數(shù)減法器將這個(gè)平均 值減去無(wú)頻率漂移無(wú)噪聲影響的前導(dǎo)碼差分相位標(biāo)準(zhǔn)均值，得到接收信號(hào)差分相位的偏移 量。這個(gè)偏移量被送到偏移量寄存器，當(dāng)latch—en信號(hào)為高時(shí)，偏移量寄存器鎖存輸入的 偏移量用以對(duì)以后到達(dá)的差分相位進(jìn)行補(bǔ)償，這個(gè)補(bǔ)償過(guò)程是通過(guò)減法器把in—data減去偏 移量寄存器的輸出得到out—data實(shí)現(xiàn)的。latch—en信號(hào)由時(shí)序控制器控制。
權(quán)利要求1.一種MSK差分檢測(cè)解調(diào)電路中頻率漂移補(bǔ)償裝置，其特征在于包括累加器、時(shí)序控制器、常數(shù)除法器、常數(shù)減法器、偏移量寄存器和減法器，其中時(shí)序控制器的異步復(fù)位端分別與累加器的異步復(fù)位端、偏移量寄存器的異步復(fù)位端連接，時(shí)序控制器的時(shí)鐘信號(hào)端分別與累加器的時(shí)鐘信號(hào)端、偏移量寄存器的時(shí)鐘信號(hào)端連接，時(shí)序控制器的累加使能信號(hào)端接累加器的使能輸入端，時(shí)序控制器的鎖存信號(hào)端接偏移量寄存器的使能輸入端，累加器的數(shù)據(jù)輸入端與接減法器的數(shù)據(jù)正輸入端連接，累加器的輸出端串接常數(shù)除法器后接常數(shù)減法器的正輸入端，常數(shù)減法器的輸出端串接偏移量寄存器后接減法器的數(shù)據(jù)負(fù)輸入端。
專利摘要本實(shí)用新型公布了一種MSK差分檢測(cè)解調(diào)電路中頻率漂移補(bǔ)償裝置，屬通信系統(tǒng)頻率漂移補(bǔ)償領(lǐng)域。本實(shí)用新型所述裝置包括累加器、時(shí)序控制器、常數(shù)除法器、常數(shù)減法器、偏移量寄存器和減法器。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化了頻率漂移補(bǔ)償裝置。
文檔編號(hào)H04L27/00GK201341159SQ200920037529
公開日2009年11月4日 申請(qǐng)日期2009年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月10日
發(fā)明者昊 劉, 玲 唐, 姚國(guó)良, 時(shí)龍興, 蔣富龍 申請(qǐng)人:東南大學(xué)