[发明专利]一种移频机近远端载波同步方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及移频机，具体涉及移频机的近远端载波同步。

背景技术

为了克服同频直放站的自激和不能全向覆盖的问题，移频直放站被广泛应用，其基本原理是将某一频段的网络信号在近端通过变频器上变频到其他频段，放大处理后经天线发射出去，在远端再利用同频段的天线接收，处理后通过变频器下变频回原频段，再用全向或定向天线对目标区进行覆盖。上行信号的处理则与之相反。上述过程经常使用移频机来实现，其中实现远端功能的是远端机，实现近端功能的是近端机。

如图1a的近端机和图1b的远端机示意图所示，近端机中，射频信号RF0与第一晶振产生的振荡频率经过第一本振混合后送到电路的数字部分进行变频滤波后的信号经过第二本振混合成信号RF1，传输至远端机，其中数字部分包括第一AD模数转换单元、第一DDC数字下变频单元、第一DUC数字上变频单元、第一DA数模转换单元。

远端机中，接收到的射频信号RF1^’与第二晶振产生的振荡频率经过第三本振混合后送到电路的数字部分进行变频滤波后的信号经过第四本振混合成信号RF0^’，其中数字部分包括第二AD模数转换单元、第二DDC数字下变频单元、第二DUC数字上变频单元、第二DA数模转换单元。

上述过程中，在理想情况下，远端机接收到的RF1^’ 的频率与近端机发送出来的RF1的频率，以及远端机发送出来的RF0^’ 的频率与近端机接收到的RF0的频率是相同的，实际中RF1^’ 的频率 与RF1的频率是相同的，但RF0^’ 的频率与RF0的频率是不同的，这是由于振荡器的精确度以及近远端晶振不同等因素，导致本振频偏，使得数字部分无法达到零中频，严重影响了解调器的性能。因此远端机和近端机的载波同步是非常必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种移频机近远端载波同步方法及装置，解决背景技术中所述的无法达到零中频的问题。

为了解决上述技术问题，本发明一种移频机近远端载波同步方法，包括以下步骤：

步骤1：在近端机的DUC数字上变频之前插入一载波信号，该载波信号是I=c、Q=0的正弦波数字信号，其中大于0≤c≤0.5；

步骤2：在远端机通过计算近端机与远端机的频偏值                                                和频偏补偿值将所述载波信号移频为与近端机接收的射频信号的频率RF0几乎相同的频点,具体通过公式：

，其中RF0是近端机接收的射频信号的频率，RF1是近端机发送的射频信号的频率，

根据上式进行频偏补偿，使近端机接收的射频信号的频率RF0和远端机发送的射频信号的频率RF0^’相同。

进一步的，步骤1中的c的取值与电路板的增益有关，优选的c=0.15。

进一步的，步骤1中在近端机的DUC数字上变频之前插入一载波信号，所述载波信号单独出一个信道置于有用信号的右边进行传输。

进一步的，步骤2中计算近端机与远端机的频偏，具体是通过Fitz算法来计算频偏的，Fitz算法的公式如下： 

，

上式中，P、N取自然数，因为单音信号调制指数为1，所以本发明的P取1，N与估计精度有关，在一定范围内，N越大，意味着把距离越远的相关性考虑进内，数据关联越紧密，估计越准确，但由于噪声的存在，不可能依靠无限增加N来提高估计精度；T是时间，即下变频之后的采样速率的倒数，理论上T越小性能越好，但是频偏较大时，T就不能太小了；R(m)是被插入的载波信号z(k)的自相关，R(m)由下式给出：

，其中，L是码元个数，L取自然数；

上述公式适用于单次运算，故令，0<μ<1，通过递归的方式逼近实际频偏值，这样可以更好的适应该系统（抵抗深衰落）。另外μ值越小，达到准确频率值的时间越长，但失调性越好，反之亦然，故μ选择需恰当。优选的，本发明中μ取值为0.05。

为了适应FPGA的结构简单适合运算原则，上述公式中的L₀的取值为2ⁿ，令L₀=L-m，代入R(m)的定义式：

，

通过修改L₀的值达到指标。优选的，L₀的取值为32。