[发明专利]压控振荡器频率校准装置、方法及存储介质

说明书

本公开提供了一种压控振荡器频率校准装置、方法及存储介质。该装置包括：与压控振荡器连接的分频器、与分频器连接的时间‑数字转换器、与时间‑数字转换器连接的逻辑控制器，数模转换器与压控振荡器连接；其中，分频器用于将压控振荡器产生的信号分成N倍，得到分频信号，其中，N为正整数；时间‑数字转换器用于测量分频信号的实际时间周期；以及逻辑控制器用于根据分频信号的实际时间周期与分频信号的校准周期之间的差，产生控制电压，以及根据控制电压调节压控振荡器的频率。采用本公开的方案，采用低复杂度的轻量化校准方式，提高了压控振荡器的频率精度，实现了压控振荡器无模型自适应频率校准。

技术领域

本公开涉及通信技术领域，尤其涉及一种压控振荡器频率校准装置、方法及存储介质。

背景技术

正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing，OFDM)在许多无线通信标准中被采用作为一种调制方案，如数字视频广播(digital video broadcasting，DVB)，无线局域网(wireless local area network，WLAN)，窄带物联网(narrow band-internet of things，NB-IoT)等等。同时，IEEE802.11 ax和5G无线通信系统采用正交频分多址(orthogonal frequency division multiplexing access， OFDMA)，一种基于OFDM的多路接入技术。OFDM之所以成功，主要是因为它的高频谱效率，以及能够处理严重的传播延迟分散而不需要一个复杂的通道均衡器。然而，OFDM系统对频率同步误差非常敏感，被称为载波频率偏移(carrier frequency offset，CFO)，其破坏了子载波的正交性。因此，接收到的OFDM信号有很多变形，包括衰减、相位旋转和子载波干扰(inter-carrierinterference，ICI)，这些将导致检测错误。另一方面，减少的CFO可以有效延长通信设备的寿命，例如NB-IoT终端设备的寿命。CFO的一个主要来源是发射机与接收器内的本地振荡器之间的频率不匹配。因此，晶体振荡器的频率精度是如此的重要，它可以影响无线通信系统的整体性能。

根据工作频率与校准频率的正常频率之差，定义了晶体振荡器的频率精度。一般来说，精度值范围在相对于校准频率的10^-6或10^-9的刻度范围内，表示为百万分之一(ppm)或十亿分之一(ppb)。有很多影响晶体振荡器频率精度的因素，包括负载电容、环境温度、工作电压，等等。例如，应用在晶体振子上的负载电容的精度约为5％，这就导致了频率偏移。同时,随着时间的推移，缓慢地交替着晶体振荡器的工作频率，是晶体振荡器老化的因素。其他缺陷源于制造过程使它无法保证晶体振荡器的完全一致的参数集。这些因素与其他因素具有根据校准频率变化得到的不同的工作频率。这样的变化，即使是很小的在百万分之几的范围内，会对无线通信系统造成致命的影响。例如，仅仅1ppm的频率误差会导致工作在2.4GHz和5GHz频段的无线通信系统2.4kHz和5kHz的载波频率偏移。与此同时，不断涌现的无线通信系统对CFO的要求正变得越来越严格。例如，IEEE 802.11n/ac允许312.5kHz的子载波间距，但最新的IEEE 802.11ax标准中子载波间距显著减少到78.125kHz。这种演变暗示了本地振荡器的频率精度变得越来越重要。