[发明专利]一种信号物理层质量评估的频率锁定方法及装置

说明书

本发明公开了一种信号物理层质量评估的频率锁定方法及装置，实现过程先对采样信号进行粗略估计，再基于粗略估计值分别进行频率降低方向和频率升高方向的信号重采样，对于重采样得到的信号，衡量其信号的混乱程度并做出频率估计调整，这样，经过反复的多次迭代最终能够确定准确的频率修正值，确定准确的信号频率。该实现方案可在较低采样率下获得较高的频率估计精度，适用于低算力设备的快速计算，或高算力设备对大量对象进行计算；同时对于各种总线信号具有很好的通用性。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，更具体的说，是涉及一种信号物理层质量评估的频率锁定方法及装置。

背景技术

在信号物理层质量评估方面，通常使用眼图分析法。但是，由于时钟芯片的差异，信号发射系统与采样接收系统存在钟差，因此，要获得稳定、清晰的眼图则需要通过接收系统准确估计信号的频率。图1为频率估计存在误差与否的眼图对比示意图，其中左侧图为频率估计偏差五万分之一的眼图，右侧图为频率估计准确的眼图。通过图1，可以发现对于高速信号，即便频率估计只相差五万分之一，都无法得到清晰的眼图，给信号物理层质量评估带来困难。

一种对于接收数字信号进行频率估计的方法为数字锁相环技术，其一般是利用本地生成频率信号与接收信号做比较，然后在积分器、鉴相器和控制器的作用下，使得本地生成信号逐渐与接收信号频率匹配，然后读取本地信号此时的频率参数作为接收信号的频率估计值。图2为数字锁相环技术的工作结构示意图，可结合图2理解其工作过程。

然而，对于上述数字锁相环技术，如果要获得较高的精度的频率估计值，在数字锁相环计算过程中就需要使用高采样率的信号，并分析较长时长的信号；同时由于数字锁相环的环路是迭代方式逐步锁定的，这样多次循环就会带来了大量的计算。因此基于数字锁相环实现的质量评估存在计算速度慢和评率估计精度差的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供如下技术方案：

一种信号物理层质量评估的频率锁定方法，包括：

获取采样信号；

对所述采样信号进行粗略频率估计，得到粗略频率估计值；

对于所述粗略频率估计值，分别在频率降低方向和频率升高方向上对所述采样信号进行重采样，得到低频偏差方向信号和高频偏差方向信号，所述重采样的过程包括频率修正值的输入；

分别确定所述低频偏差方向信号和所述高频偏差方向信号在交叉电平范围的信号分布的乱序情况，得到低频熵和高频熵，所述交叉电平范围的信号分布的乱序情况以熵表示；

对所述低频熵和所述高频熵进行鉴别与增益，得到第一频率修正值，返回所述重采样的步骤，将所述第一频率修正值作为重采样过程的输入值并进行迭代，直至得到的第一频率修正值满足迭代终止条件；

基于满足所述迭代终止条件的所述第一频率修正值确定所述采样信号的信号频率。

可选的，在所述返回所述重采样的步骤，将所述第一频率修正值作为重采样过程的输入值并进行迭代前，还包括：

对所述第一频率修正值进行滤波，得到满足稳定条件的第一频率修正值。

可选的，所述对所述采样信号进行粗略频率估计，得到粗略频率估计值，包括：

将所述采样信号中超出3倍绝对离差的值替换为边缘数值，得到第一处理信号；

将所述第一处理信号的信号电平等分为第一数量的份数，并统计所述第一处理信号的信号值落在所述第一数量的份数中每一份中的数量，得到统计结果；

基于所述统计结果确定所述第一处理信号的信号类型，所述信号类型用于表征信号包括的电平数量；

将所述第一处理信号转化为NRZ信号，并去除所述NRZ信号中的直流部分，得到第二处理信号；