[发明专利]使用多频段的宽范围的载波频率偏移(CFO)下的窄带信号的交叉积检测方法

说明书

一种同步器，其产生同相(I)和正交(Q)样本的交叉积，并存储正弦和余弦交叉积的符号位。将符号位与帧起始位序列的本地参考进行比较，并将比较结果累加为符号和半符号采样的I和Q相关。符号和半符号采样的I和Q相关的累加的线性组合，为频率段产生线性组合结果，其在不同的隐含载波频率偏移(CFO)设置下达到峰值。选择最大的线性组合结果，作为该频率段的隐含CFO设置，并应用到解调器中，以调整接收器的CFO设置和位同步。由于只保留了每个交叉积的符号位，用于与帧起始位序列进行相关，因此计算复杂度降低了。线性组合可以支持宽的CFO范围。

技术领域

本发明涉及通信系统，特别涉及具有宽范围的载波频率偏移(Carrier FrequencyOffsets，CFO)的窄带信号的检测器。

背景技术

通信系统可包括收发器，其同时具有发射器和接收器。有些应用需要低功耗，如物联网(IoT)等。

图1显示了一种低功率接收器。射频(RF)前端102接收来自天线的无线信号，并可将低功率信号放大并将信号转换为中频(IF)，然后将放大的IF电压施加到模数转换器(ADC)104，其产生数字信号。下混频器106将本地时钟与来自ADC 104的数字信号混合，以将频率从IF范围移至基带。

解调器110通过提取基带信号的一些参数，例如相位、频率和幅度，来解调数字信号，以恢复发送的数据。解帧器112去除帧序列，例如起始位序列和前导码，以输出接收到的数据流。可以在下游进一步处理，以检查数据包头并执行更高的协议级别的纠错。

检测器100检查并处理由下混频器106输出的基带信号，以调整解调器110的时序。由下混频器106使用的本地时钟可能与发射器的时钟不完全匹配。当时钟错配显著时，数据可能被错误地检测到。

每个帧的开头通常都有一个带有已知位序的前导码，例如10101010，可用于调整接收器的时序，以便可以更准确地读取帧起始位序列(frame-start bit-sequence)之后的数据。

检测器100检查由下混频器106接收的信号，并搜索帧起始位序列。当检测器100检测到该帧起始位序列时，则处理包含帧起始位序列的接收信号，以确定不同的时钟频率和符号时序是否能更好地接收该帧起始位序列。为该帧起始位序列产生最强信号的时钟偏移量和符号时序被发送到解调器110，并用于解调当前帧中帧起始位序列之后的数据。

因此，检测器100检测到帧起始位序列中的时序不匹配，然后在解调器110提取帧起始位序列之后的数据时，调整解调器110的时序以纠正检测到的时序不匹配。

发射器和接收器之间的时钟频率差或载波偏移称为载波频率偏移(CFO)。检测器100检测并校正该CFO。理想地，检测器100能够对大范围的CFO进行校正。然而，低功率接收器需要降低检测器100的计算复杂度。当检测器100处理数据时发生的存储器读取和写入会增加功耗。但是，低功率发射器发送的弱信号很难检测到。通用数字信号处理器(DSP)可能会消耗太多功率或无法处理高比特率。

当CFO范围较宽时，计算复杂度会增加。使用坐标旋转数字计算机(CoordinateRotation Digital Computer，CORDIC)函数的鉴相器(phase discriminator)的复杂度很高，容易受到相位模糊的影响。较简单的鉴相器通常在较窄的CFO范围内工作。

希望有一种可以在宽范围的CFO上运行的低功耗、低复杂度的检测器。希望有一种帧起始位序列检测器，它能用简单的鉴相器执行二进制相关，不需要高功率或高计算复杂性。

附图说明

图1显示低功率接收器。

图2是宽CFO范围检测器的框图。

图3更详细地显示了交叉积相位计算器。

图4更详细地显示了复数二进制相关器。