[发明专利]在零中频接收器中使用最小频移键控(MSK)信令的自动频率偏移补偿

说明书

相关专利申请案

本申请案主张2010年12月23日申请，约瑟夫·G·奈莫斯(József G. Németh)及皮特·Sz·克瓦克斯(Péter Sz.Kovács)的名为“在零中频接收器中使用最小频移键控(MSK)信令的自动频率控制(Automatic Frequency Control in Zero-Intermediate Frequency Receivers Using Minimum-Shift Keying(MSK)Signaling)”的共同拥有的第61/426,864号美国临时专利申请案的优先权，为了所有目的，所述申请案以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及数字通信，且更明确地说，涉及在接收最小频移键控(MSK)信令的零中频接收器中的自动频率控制。

背景技术

移动无线装置中所使用的发射器及接收器(收发器)的载波频率由固定的有限准确度晶体振荡器合成。因此，在一对通信的无线装置中，在相应发射器与接收器的载波频率之间可存在差异，且所述差异(载波偏移)显现于经解调的基带信号中。尽管数字技术可通过修改接收到的信号串流来移除载波偏移(CFO)的效应，如同所述接收到的信号串流已通过恢复的发射器载波频率来解调；仍将此称作自动/自适应频率控制(AFC)。由载波偏移引起的变换为确定性的，但所述信号串流也载运噪声。为了不成为瓶颈，AFC数字技术应至少像基带处理的剩余部分一样容忍噪声。

AFC确定载波偏移(“自动跟踪(lock onto)发射器载波”)所用的时间延长了所需发射帧前同步码，因此缩短(经由无线电接通时间的增加)了电池寿命，因而提高了无线装置的操作成本。AFC可补偿的载波偏移的量确定所需振荡器晶体容差，因而影响了装置的购买成本。

对晶体准确度的要求随着增加的有效负载位速率而变得较严格。在多速率无线收发器中，晶体准确度必须满足最高位速率的要求，最高位速率可能对较低位速率下的低成本应用起相反作用。此为ieee802.15.4无线收发器的情况，所述无线收发器也具有具125k-250k-500k-1M-2M bps位速率或其子集的专属操作模式。

发明内容

因此，需要自动频率控制(AFC)，其在IEEE802.15.4兼容无线收发器中放松对于专属1及2Mbps数据速率的晶体准确度要求。

根据本发明的教示，使用由特定选择的11110000前同步码样式的重复构成的MSK调制前同步码的方法根据间隔输入信号前同步码周期长度的两个样本的相关性来计算载波频率偏移(CFO)的自由运行精细估计，对于接收到的每一新的样本重复所述计算并对结果进行滤波。所述方法与精细CFO估计的计算并行地通过对来自间隔半个前同步码周期长度的所计算的两个相关的结果求平均值来计算CFO的自由运行粗略估计，其中用于计算中的每一对样本间隔一个MSK符号长度，对于接收到的每一新的样本重复所述计算并对结果进行滤波。所述方法接着比较除了在±180°处的可能绕回(wrap over)之外为准确的精细估计与远不及准确但没有绕回的粗略估计。如果所述粗略估计与精细估计之间的差异大于预定阈值(这指示在计算精细估计中的确发生了绕回)，则所述方法修改精细估计。其后，将所述正确精细估计用于AFC。

根据一实施例，一种用于在解调最小频移键控(MSK)信号的零中频接收器中的自动频率偏移补偿的方法可包含以下步骤：运行粗略载波频率偏移估计；运行精细载波频率偏移估计；确定是否已检测到MSK信号的预期前同步码，其中如果尚未检测到所述预期前同步码，则继续运行所述粗略及所述精细载波频率偏移估计，及如果已检测到所述预期前同步码，则停止运行所述粗略及所述精细载波频率偏移估计；计算所述粗略与所述精细载波频率偏移估计之间的绝对值差异，确定所述绝对值差异是否小于阈值，其中如果所述绝对值差异小于所述阈值，则使用所述精细载波频率偏移估计来补偿所述载波频率偏移，及如果所述绝对值差异等于或大于所述阈值，则通过每周期加上或减去180度来调整所述精细载波频率偏移估计，直到所述绝对值差异小于所述阈值为止，且其后使用经调整的精细载波频率偏移估计来补偿载波频率偏移。