载波频偏的补偿方法及装置、接收系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种载波频偏的补偿方法及装置、接收系统。
【背景技术】
[0002]在通信系统中，数字基带信号在远距离传输时，需对所述数字基带信号进行载波调制，通信系统中的发送端根据传输信道特性，选择合适的调制方式，合适的载波频率，将调制后的数字基带信号通过射频发射电路发送出去，通信系统中的接收端在接收到信号后通过混频器与本地载波相结合并进行下变频处理，最后将下变频处理后的信号送入解调单元进行数据解调，以获得解调后的数字信号。
[0003]然而，由于通信系统的发送端以及接收端的晶振频率漂移或者其它因素(例如通信系统中电路的差异或者通信系统工作环境的不同)，使得发送信号的载波频率和接收端的本振频率并不完全相同，造成了收发两端的载波频率偏差，即会发生载波频偏的问题。
[0004]载波频偏的存在直接影响接收机性能，尤其是在载波频偏较大时会造成误码率增大，所以通常需要在接收端进行载波频偏的估计和补偿处理，以消除载波频偏对系统性能的影响。
[0005]现有技术中，通常可以通过如图1所示出的接收系统实现对载波频偏的补偿。如图1所示，通过混频器11将接收信号与振荡信号发生器12产生的本振信号进行混频，将混频后的信号通过低通滤波器13进行高频信号、噪声信号和干扰信号的滤除，之后将低通滤波器13处理后的信号通过解调单元14进行解调，在解调过程中首先需要检测初始输入的接收信号中存在的载波频偏，可以通过载波频偏估计单元15进行频偏估计，并将频偏估计值反馈给振荡信号发生器12以产生合适的本振信号，进行载波频偏的补偿，最后可以对频偏补偿后的接收信号进行解调作为输出信号进行输出。
[0006]但在上述载波频偏补偿的过程中，低通滤波器13的通带带宽对频偏补偿结果作用很大。图2是低通滤波器13的通带带宽较窄的情况下的接收信号的频谱示意图，如图2所示，实线表示接收信号的带宽，虚线是低通滤波器13的通带带宽，字母a、b、c表示不同频偏情况的接收信号，信号a表示没有载波频偏的情况，信号b表示载波频偏较小的情况，信号c表示载波频偏较大的情况。从图2可以看出，如果所述低通滤波器的通带带宽太窄，在载波频偏较大时，容易滤除部分甚至全部的有用信号，进而导致载波频偏估计错误。而如果所述低通滤波器的通带带宽太宽，如图3所示，在捕捉到有效信号的同时会引入更多的噪声和干扰信号。
[0007]由此可见，低通滤波器的通带带宽设置在较大载波频偏补偿工作中具有一定的局限性，现有技术难以保证在低通滤波器小带宽工作模式下仍可以补偿大的载波频偏。
【发明内容】
[0008]本发明解决的问题是在低通滤波器小带宽工作模式下难以补偿较大载波频偏的问题。
[0009]为解决上述问题，本发明技术方案提供一种载波频偏的补偿方法，包括:
[0010]针对扫频范围内的各扫频频点，分别计算接收信号的信号强度指示值；所述扫频频点用于调整接收端本振信号的频率；
[0011]基于所述信号强度指示值及其分别对应的扫频频点的频率值，确定载波频偏的估计值；
[0012]基于所述载波频偏的估计值调整所述本振信号的频率，以实现对所述载波频偏的补偿。
[0013]可选的，所述针对扫频范围内的各扫频频点，分别计算接收信号的信号强度指示值包括:
[0014]按照预设的扫频频道数目从初始频点对所述扫频范围内的所有扫频频点逐个进行扫频，并对应计算接收信号的信号强度指示值。
[0015]可选的，采用如下方式确定所述初始频点:针对各扫频频点，分别计算接收信号的信号强度指示值，将接收信号的信号强度指示值大于预设的强度阈值时所对应的扫频频点作为初始频点。
[0016]可选的，扫频过程中的扫频步长与接收端的低通滤波的带宽相匹配。
[0017]可选的，所述载波频偏的估计值为所述信号强度指示值中的最大值所对应的扫频频点的频率值。
[0018]本发明技术方案还提供一种载波频偏的补偿方法，包括:
[0019]控制收发端的载波频偏范围；所述载波频偏为采用如上所述的补偿方法补偿后所确定的载波频偏范围；
[0020]在所述载波频偏范围内对所述接收信号进行频偏细补偿，以实现对所述载波频偏的细补偿。
[0021]本发明技术方案还提供一种载波频偏的补偿装置，包括:
[0022]信号强度获取单元，用于针对扫频范围内的各扫频频点，分别计算接收信号的信号强度指示值；
[0023]扫频单元，用于对扫频范围内的各扫频频点进行扫频，并基于所述信号强度指示值及其分别对应的扫频频点的频率值，确定载波频偏的估计值；所述扫频频点用于调整接收端本振信号的频率；
[0024]补偿单元，用于基于所述载波频偏的估计值调整所述本振信号的频率，以实现对所述载波频偏的补偿。
[0025]可选的，所述扫频单元包括:扫描子单元，用于按照预设的扫频频道数目从初始频点对所述扫频范围内的所有扫频频点逐个进行扫频。
[0026]可选的，还包括:有效信号检测单元，用于当接收信号的信号强度指示值大于预设的强度阈值时，确定所述接收信号为有效信号。
[0027]可选的，所述扫频单元还包括:初始频点确定子单元，用于在所述有效信号检测单元检测到有效信号时所对应的扫频频点确定为初始频点。
[0028]可选的，所述扫频单元包括:估计子单元，用于将所述信号强度指示值中的最大值所对应的扫频频点的频率值确定为所述载波频偏的估计值。
[0029]本发明技术方案还提供一种接收系统，包括混频器、振荡信号发生器、低通滤波器和解调器，还包括:如上所述的载波频偏的补偿装置；所述振荡信号发生器耦接所述扫频单元；所述信号强度获取单元耦接所述低通滤波器。
[0030]可选的，所述系统还包括频偏细补偿装置，用于在所述载波频偏的补偿装置对载波频偏进行补偿后，对载波频偏进行细补偿。
[0031]与现有技术相比，本发明的技术方案至少具有以下优点:
[0032]针对扫频范围内的各扫频频点，分别计算接收信号的信号强度指示值，进而基于所述信号强度指示值及其分别对应的扫频频点的频率值，确定载波频偏的估计值，进而基于所述载波频偏的估计值调整本振信号的频率，以实现对所述载波频偏的补偿。由于可以根据扫频频点的频率值调整接收端本振信号的频率，所以可以使得本振信号的频率跟随扫频频点的频率变动，当本振信号的频率越接近接收信号载波频率时，扫频频点所对应的接收信号的信号强度指示值也应该越大，所以可以通过扫频过程中所得到的接收信号的信号强度指示值及其分别对应的扫频频点的频率值，确定载波频偏的估计值，进而实现对载波频偏的补偿。方法简单易行，无需调整低通滤波器的通带带宽，使用较窄通带带宽的低通滤波器即可，在提高接收机性能的同时，可以有效对载波频偏进行估计，实现对载波频偏的粗补偿，最终使收发端的载波频偏被控制在一个较小的范围内；该方法在载波频偏较大的情况下仍可以有效对载波频偏进行估计和补偿，保证在低通滤波器小带宽工作模式下仍可以补偿大的载波频偏，有效扩展载波频偏补偿范围。
[0033]通过如上所述的载波频偏的补偿方法，可以将所述载波频偏的补偿范围控制在一个较小的范围之内，进而可以在所述载波频偏的补偿范围内对所述接收信号进行频偏细补偿，实现对载波频偏的细补偿。该方法实现简单，硬件成本低，在保证频偏补偿精度的同时可以有效节约通信系统成本。
[0034]进一步，所述扫频范围可以由扫频频道数目和扫频步长确定，所述扫频步长可以根据低通滤波器的带宽进行相应的设定，而扫频频道数目可以依据系统需要补偿的载波频偏范围进行设定。使得在收发端的载波频偏较大时，通过相应地调整扫频频道数目和扫频步长，仍可以有效确定载波频偏的估计值，进而有效对载波频偏进行补偿。
[0035]本发明技术方案所提供的载波频偏的补偿方法实现简单，可以用于基于各种调制方式的通信系统中，兼容性较强。
【附图说明】
[0036]图1是现有技术对载波频偏进行补偿的接收系统的结构示意图；
[0037]图2是低通滤波器的通带带宽较窄时的接收信号的频谱示意图；
[0038]图3是低通滤波器的通带带宽较宽时的接收信号的频谱示意图；
[0039]图4是本发明技术方案提供的载波频偏的补偿方法的流程示意图；
[0040]图5是本发明技术方案提供的载波频偏的补偿方法的