CN114285435B - 一种扩频通信频偏纠正方法、装置、设备和介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扩频通信频偏纠正方法、装置、设备和介质，包括：接收扩频信号；设定按照调谐值进行迭代的第一频率，在每次迭代中，设定数控振荡器的频率为当前第一频率，校验对应当前第一频率的解扩后二进制比特序列与原始二进制比特序列，若校验失败，根据当前第一频率得到当前第二频率，设定数控振荡器的频率为当前第二频率，校验所述对应当前第二频率的解扩后二进制比特序列与原始二进制比特序列，若校验失败，设定数控振荡器的频率为下一次迭代的第一频率，直到校验解扩后二进制比特序列与原始二进制比特序列成功，数控振荡器的当前频率为频偏。本发明确保在接收端与发送端之间的整个最大频偏范围内搜索到接收端与发送端之间的正确频偏。

Description

一种扩频通信频偏纠正方法、装置、设备和介质

技术领域

本发明属于扩频通信技术领域，具体涉及一种扩频通信频偏纠正方法、装置、设备和介质。

背景技术

扩展频谱通信(简称扩频通信)技术具有类似噪声的隐蔽性以及较强的抗干扰性，保密性好，广泛应用于军事通信和现代民用通信领域。扩频通信有直接序列扩频、跳频、跳时扩频和线性调频等方式，采用直接序列扩频技术的点对点通信场景下，通信设备参考时钟的不一致性将在发送端与接收端之间引入载波频率偏移(简称频偏)，如果频偏较大会直接影响接收端对信号的解调恢复。

在对信号进行解调恢复时通常使用反馈控制环路来纠正频偏和相位差，反馈控制环路包括鉴相器、环路滤波器以及数控振荡器等部分，但是该反馈控制环路可直接捕获的频偏范围受限于信号的比特速率R：以BPSK(Binary Phase Shift Keying，二进制相移键控)调制为例，理想信噪比下反馈控制环路能够直接捕获的最大频偏范围为[-R/4,+R/4]；以QPSK(Quadrature Phase Shift Keying，正交相移键控)调制为例，理想信噪比下反馈控制环路能够直接捕获的最大频偏范围为[-R/8,+R/8]。当信号的比特速率R以及信噪比较低时，实际通信过程中接收端与发送端之间的载波频偏会超出反馈控制环路能够直接捕获的最大频偏范围，此时反馈控制环路无法实现载波频偏的纠正。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明公开了一种扩频通信频偏纠正方法、装置、设备和介质，解决了超出反馈控制环路能够直接捕获的最大频偏范围的频偏无法被纠正的问题，扩大了可纠正的频偏范围。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种扩频通信频偏纠正方法，包括如下步骤：

接收扩频信号，所述扩频信号根据发送端发送的原始二进制比特序列与扩频序列运算得到；

将最小频偏作为第一频率初始值，所述第一频率在频偏范围内、按照调谐值进行迭代；

在每次迭代中，将当前第一频率作为数控振荡器的当前频率，得到对应当前第一频率的解扩后二进制比特序列，校验所述对应当前第一频率的解扩后二进制比特序列与原始二进制比特序列；

若校验成功，则所述数控振荡器的当前频率为频偏；

若校验失败，根据当前第一频率得到当前第二频率，将当前第二频率作为数控振荡器的当前频率，得到对应当前第二频率的解扩后二进制比特序列，校验所述对应当前第二频率的解扩后二进制比特序列与原始二进制比特序列，若校验成功，则所述数控振荡器的当前频率为频偏；若校验失败，将下一次迭代的第一频率作为数控振荡器的当前频率，所述下一次迭代的第一频率根据当前第一频率与调谐值计算得到；重复上述迭代过程，直到校验解扩后二进制比特序列与原始二进制比特序列成功，所述数控振荡器的当前频率为频偏；

将所述频偏作为数控振荡器的频率，通过所述数控振荡器来纠正后续接收的扩频信号的频偏。

进一步的，所述调谐值根据理想信噪比下反馈控制环路能够捕获的最大频偏范围、最大信噪比和当前信噪比计算得到。

进一步的，所述调谐值f_tune为：

其中，W为理想信噪比下反馈控制环路能够捕获的最大频偏范围的区间长度，SNR_max为最大信噪比，SNR为当前信噪比，α为经验值。

进一步的，所述当前第一频率加所述调谐值得到所述下一次迭代的第一频率。

进一步的，根据当前第一频率得到当前第二频率，包括：

所述扩频信号依次与数控振荡器和扩频序列运算得到解扩后信号；

所述解扩后信号中，每固定序列长度检测一个相关峰，所述固定序列长度为扩频序列的序列长度，所述相关峰为每固定序列长度中信号幅值最大的位置；

根据所述每个相关峰位置的I路信号值和Q路信号值得到相邻相关峰对应的坐标点之间的旋转角度；

根据所述相邻相关峰对应的坐标点之间的旋转角度得到矫正频率；

根据所述矫正频率与当前第一频率得到当前第二频率。

进一步的，所述相邻相关峰对应的坐标点之间的旋转角度为：

其中，θ(k)为第k+1个相关峰对应的坐标点与第k个相关峰对应的坐标点之间的旋转角度，I_xcorr(k)和Q_xcorr(k)分别为第k个相关峰的I路信号值和Q路信号值，I_xcorr(k+1)和Q_xcorr(k+1)分别为第k+1个相关峰的I路信号值和Q路信号值，K为相关峰数量；

所述矫正频率f_{guess_ave}为：

其中，R为比特速率；

所述当前第二频率为：

其中，为当前第一频率，l表示迭代次数。

进一步的，所述每个相关峰位置的I路信号值和Q路信号值通过有符号数表示，根据每个相关峰位置的I路信号值的符号位和Q路信号值的符号位确定每固定序列长度的解扩后信号对应的二进制数据，所述每固定序列长度的解扩后信号对应的二进制数据顺序组合得到解扩后二进制比特序列。

进一步的，所述原始二进制比特序列包括特征比特序列信息，所述解扩后二进制比特序列包括特征比特序列信息，若原始二进制比特序列的特征比特序列信息与解扩后二进制比特序列的特征比特序列信息相符，则解扩后二进制比特序列与原始二进制比特序列校验成功。

进一步的，所述原始二进制比特序列和解扩后二进制比特序列通过数据帧表示，每个数据帧包括若干字节，定义每个数据帧前固定位置的字节为特征位，特征位对应的二进制数据为特征比特序列信息。

一种扩频通信频偏纠正装置，包括：

信号接收模块，用于接收扩频信号，所述扩频信号根据发送端发送的原始二进制比特序列与扩频序列运算得到；

迭代模块，用于将最小频偏作为第一频率初始值，所述第一频率在频偏范围内、按照调谐值进行迭代；

在每次迭代中，将当前第一频率作为数控振荡器的当前频率，得到对应当前第一频率的解扩后二进制比特序列，校验所述对应当前第一频率的解扩后二进制比特序列与原始二进制比特序列；若校验成功，则所述数控振荡器的当前频率为频偏；若校验失败，根据当前第一频率得到当前第二频率，将当前第二频率作为数控振荡器的当前频率，得到对应当前第二频率的解扩后二进制比特序列，校验所述对应当前第二频率的解扩后二进制比特序列与原始二进制比特序列，若校验成功，则所述数控振荡器的当前频率为频偏；若校验失败，将下一次迭代的第一频率作为数控振荡器的当前频率，所述下一次迭代的第一频率根据当前第一频率与调谐值计算得到；重复上述迭代过程，直到校验解扩后二进制比特序列与原始二进制比特序列成功，所述数控振荡器的当前频率为频偏；

频偏纠正模块，用于将所述频偏作为数控振荡器的频率，通过所述数控振荡器来纠正后续接收的扩频信号的频偏。

一种扩频通信频偏纠正设备，包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前述的任意一项所述扩频通信频偏纠正方法。

一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行前述的任意一项所述扩频通信频偏纠正方法。

有益效果：与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：

本发明在最大频偏范围内、以最小频偏为初始值、按照调谐值进行迭代来设置第一频率，校验根据第一频率得到的解扩后二进制比特序列，若校验不通过，再将第一频率修正为第二频率，校验根据第二频率得到的解扩后二进制比特序列，若校验不通过，校验根据下一次迭代的第一频率得到的解扩后二进制比特序列，重复上述过程，可以确保在接收端与发送端之间的整个最大频偏范围内搜索到接收端与发送端之间的正确频偏。

附图说明

图1为本发明实施例1所述的频偏纠正方法的流程图；

图2是本发明实施例2所述的频偏纠正方法的总体框图；

图3是本发明实施例2所述的接收端频偏纠正方法的具体框图；

图4是本发明实施例2所述的发送端原始二进制比特序列以及经过扩频调制后信号的波形图；

图5是本发明实施例2所述的发送端发送的数据帧结构图；

图6是本发明实施例2所述的接收端相邻两个相关峰位置处I/Q数据在星座图上的相位旋转图；

图7为本发明实施例4所述的频偏纠正装置的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

实施例1：

本实施例公开了一种扩频通信频偏纠正方法，如图1所示，包括如下步骤：

接收扩频信号，所述扩频信号根据发送端发送的原始二进制比特序列与扩频序列运算得到；

将最小频偏作为第一频率初始值，所述第一频率在频偏范围内、按照调谐值进行迭代；

在每次迭代中，将当前第一频率作为数控振荡器的当前频率，得到对应当前第一频率的解扩后二进制比特序列，校验所述对应当前第一频率的解扩后二进制比特序列与原始二进制比特序列；

若校验成功，则所述数控振荡器的当前频率为频偏；

若校验失败，根据当前第一频率得到当前第二频率，将当前第二频率作为数控振荡器的当前频率，得到对应当前第二频率的解扩后二进制比特序列，校验所述对应当前第二频率的解扩后二进制比特序列与原始二进制比特序列，若校验成功，则所述数控振荡器的当前频率为频偏；若校验失败，将下一次迭代的第一频率作为数控振荡器的当前频率，所述下一次迭代的第一频率根据当前第一频率与调谐值计算得到；重复上述迭代过程，直到校验解扩后二进制比特序列与原始二进制比特序列成功，所述数控振荡器的当前频率为频偏；

将所述频偏作为数控振荡器的频率，通过所述数控振荡器来纠正后续接收的扩频信号的频偏。

本实施例在最大频偏范围内、以最小频偏为初始值、按照调谐值进行迭代来设置第一频率，校验根据第一频率得到的解扩后二进制比特序列，若校验不通过，再将第一频率修正为第二频率，校验根据第二频率得到的解扩后二进制比特序列，若校验不通过，校验根据下一次迭代的第一频率得到的解扩后二进制比特序列，重复上述过程，可以确保在接收端与发送端之间的整个最大频偏范围内搜索到接收端与发送端之间的正确频偏。

本实施例中，利用反馈控制环路开环时，数控振荡器的梯度扫描配置频偏即设置迭代的第一频率，避免了调整接收机模拟部分中频频点，避免了等待反馈控制环路锁定数控振荡器频率的响应时间，配置速度快，可以快速实现。

进一步的，所述调谐值根据理想信噪比下反馈控制环路能够捕获的最大频偏范围、最大信噪比和当前信噪比计算得到。

进一步的，所述调谐值f_tune为：

其中，W为理想信噪比下反馈控制环路能够捕获的最大频偏范围的区间长度，SNR_max为最大信噪比，SNR为当前信噪比，α为经验值。

本实施例中，动态设定的调谐值，可以根据实时通信状态进行调整，相比于固定的调谐值，更具有准确性。

进一步的，所述当前第一频率加所述调谐值得到所述下一次迭代的第一频率。

进一步的，根据当前第一频率得到当前第二频率，包括：

所述扩频信号依次与数控振荡器和扩频序列运算得到解扩后信号；

所述解扩后信号中，每固定序列长度检测一个相关峰，所述固定序列长度为扩频序列的序列长度，所述相关峰为每固定序列长度中信号幅值最大的位置；

根据所述每个相关峰位置的I路信号值和Q路信号值得到相邻相关峰对应的坐标点之间的旋转角度；

根据所述相邻相关峰对应的坐标点之间的旋转角度得到矫正频率；

根据所述矫正频率与当前第一频率得到当前第二频率。

进一步的，所述相邻相关峰对应的坐标点之间的旋转角度为：

其中，θ(k)为第k+1个相关峰对应的坐标点与第k个相关峰对应的坐标点之间的旋转角度，I_xcorr(k)和Q_xcorr(k)分别为第k个相关峰的I路信号值和Q路信号值，I_xcorr(k+1)和Q_xcorr(k+1)分别为第k+1个相关峰的I路信号值和Q路信号值，K为相关峰数量；

所述矫正频率f_{guess_ave}为：

其中，R为比特速率；

所述当前第二频率为：

其中，为当前第一频率，l表示迭代次数。

进一步的，所述每个相关峰位置的I路信号值和Q路信号值通过有符号数表示，根据每个相关峰位置的I路信号值的符号位和Q路信号值的符号位确定每固定序列长度的解扩后信号对应的二进制数据，所述每固定序列长度的解扩后信号对应的二进制数据顺序组合得到解扩后二进制比特序列。

进一步的，所述原始二进制比特序列包括特征比特序列信息，所述解扩后二进制比特序列包括特征比特序列信息，若原始二进制比特序列的特征比特序列信息与解扩后二进制比特序列的特征比特序列信息相符，则解扩后二进制比特序列与原始二进制比特序列校验成功。

本实施例中，在频偏估计时利用特征比特序列信息进行校验的方式，确保了频偏估计的准确性。

进一步的，所述原始二进制比特序列和解扩后二进制比特序列通过数据帧表示，每个数据帧包括若干字节，定义每个数据帧前固定位置的字节为特征位，特征位对应的二进制数据为特征比特序列信息。

实施例2：

本实施例公开了一种扩频通信频偏纠正方法，如图2所示，包括发送端发送扩频信号、接收端接收扩频信号、频偏估计和锁定数控振荡器频率纠正频偏实现频率同步四个部分，用于扩大接收端频偏纠正范围，适用于低信噪比固定点对点的BPSK/QPSK扩频通信应用场景。

如图3所示，本实施例所述方法具体包括如下步骤：

步骤S1：发送端发送扩频信号

接收端与发送端之间的同步通信建立之前，发送端持续发送原始二进制比特序列S_T，原始二进制比特序列S_T经过与扩频序列C_PN运算后，得到扩频信号X_T为：

X_T＝S_TC_PN

发送端将扩频信号X_T经由发射机发送出去，如图4所示，左侧为原始二进制比特序列，经过扩频和调制之后以右侧波形形式的信号发送出去。

本实施例中，发送端以数据帧(Frame)的形式发送原始二进制比特序列，每个数据帧包括若干字节(BYTE)，每个字节包括8个比特(Bit)。例如，如图5所示，发送端发送原始二进制比特序列的比特速率R为8kHz，即每秒发送8000个比特，发送端以每秒20帧的速率发送数据帧，因此得到每个数据帧包括50个字节。

将原始二进制比特序列的每个数据帧中特定位置的字节设定为特征位，特征位对应的比特序列信息为用于校验的特征比特序列信息。本实施例中，定义每个数据帧前2个字节为特征位(BYTE1以及BYTE2)，对应的二进制数据为特征比特序列信息。本实施例在频偏估计时利用特征比特序列信息进行校验的方式确保了频偏估计的准确性。

步骤S2：接收端接收扩频信号；

将最小频偏作为第一频率初始值，所述第一频率在频偏范围内、按照调谐值进行迭代；

在每次迭代中，将当前第一频率作为数控振荡器的当前频率，得到对应当前第一频率的解扩后二进制比特序列，校验所述对应当前第一频率的解扩后二进制比特序列与原始二进制比特序列；

若校验成功，则所述数控振荡器的当前频率为频偏；

若校验失败，根据当前第一频率得到当前第二频率，将当前第二频率作为数控振荡器的当前频率，得到对应当前第二频率的解扩后二进制比特序列，校验所述对应当前第二频率的解扩后二进制比特序列与原始二进制比特序列，若校验成功，则所述数控振荡器的当前频率为频偏；若校验失败，将下一次迭代的第一频率作为数控振荡器的当前频率，所述下一次迭代的第一频率根据当前第一频率与调谐值计算得到；重复上述迭代过程，直到校验解扩后二进制比特序列与原始二进制比特序列成功，所述数控振荡器的当前频率为频偏；

步骤S21：接收端接收到发送端发射机发送的信号后，接收端的接收机对接收的信号进行ADC采样得到扩频信号Y_R。

此时由于接收端与发送端之间还未建立同步通信，即接收端接收到的扩频信号Y_R与发送端发送的扩频信号X_T之间存在频偏，而该频偏可能超出反馈控制环路能够直接捕获的最大频偏范围，因此需要设置反馈控制环路的环路开关为打开状态，通过数控振荡器(NCO)的开环控制配合校验信息来搜索频偏，在搜索到正确的频偏之后，将数控振荡器的频率设置为搜索到的频偏，再将反馈控制环路的环路开关设置为闭合状态，实现通信同步。

通过数控振荡器(NCO)的开环控制配合校验信息来搜索频偏的过程如下：

步骤S22：设置数控振荡器的频率为初始第一频率初始第一频率为实际测试得到的接收端与发送端之间的最小频偏。

以BPSK调制为例，在发送端直接加载频率为f_trs的单音信标信号，单音信标信号频率与功率已知；接收端解析得到单音信标信号的频率为f_rec，因此可以通过实际测试得到的接收端与发送端之间的频偏范围(f_trs-f_rec)为[-12kHz,+12kHz]，即最小频偏为f_{offset_min}＝-12kHz，最大频偏为f_{offset_max}＝12kHz，因此设置初始第一频率为-12kHz。通过上述单音信标信号的测量方法还可以得到最大信噪比SNR_max。

步骤S23：计算对应数控振荡器当前频率的解扩后二进制比特序列

扩频信号Y_R通过数控振荡器得到待解扩信号Y_R′。

待解扩信号Y_R′与发送端的扩频序列C_PN进行解扩相关运算，得到解扩后信号U_R，解扩相关运算为：

其中，N为扩频序列的序列长度，即扩频序列中包含的比特数，m和n为在0到N-1之间的整数；j＝0,1,…,J-1，J为待解扩信号Y_R′的序列长度与扩频序列的序列长度的比值。

针对解扩后信号U_R，将其以固定序列长度分段，即每个分段信号的为固定序列长度，所述固定序列长度为扩频序列C_PN的序列长度；检测每个分段信号的相关峰位置，相关峰位置即为信号幅值最大的位置，保存每个分段信号相关峰位置处的复数信号值，包括I路信号值I_xcorr和Q路信号值Q_xcorr，相关峰位置处的信号幅值为

根据每个分段信号相关峰位置处的I路信号值I_xcorr和Q路信号值Q_xcorr，计算判决得到对应数控振荡器当前频率的解扩后二进制比特序列S_R，计算判决方法如下：用有符号数表示每个分段信号相关峰位置处的I路信号值I_xcorr和Q路信号值Q_xcorr，根据I路信号值I_xcorr和Q路信号值Q_xcorr的符号位得到每个分段信号对应的二进制数据。其中，I路信号值I_xcorr和Q路信号值Q_xcorr的符号位与二进制数据之间的映射关系为原始二进制比特序列确定。

例如BPSK调制，Q路信号值均为0，因此若表示I路信号值I_xcorr的有符号数的符号位为0，则分段信号对应的二进制数据为1，若表示I路信号值I_xcorr的有符号整数的符号位为1，则分段信号对应的二进制数据为0；根据每个分段信号在解扩后信号U_R中的位置将每个分段信号对应的二进制数据顺序组合，即可得到解扩后二进制比特序列S_R。

步骤S24：校验原始二进制比特序列S_T和对应数字振荡器当前频率的解扩后二进制比特序列S_R，若校验成功，则数字振荡器当前频率即为接收端与发送端之间的频偏；若校验不成功，则将当前第一频率修正为第二频率。

原始二进制比特序列S_T和解扩后二进制比特序列S_R的校验方法为：将解扩后二进制比特序列S_R用与原始二进制比特序列S_T相同的数据帧格式表示，比较原始二进制比特序列S_T每个数据帧中的特征比特序列信息和解扩后二进制比特序列S_R每个数据帧中的特征比特序列信息，若相符，则校验成功；若存在不相符，则校验不成功。

调整数字振荡器的频率为：根据当前第l次迭代的第一频率将数字振荡器的频率修正为第二频率/>包括：

如图6所示，根据每个分段信号相关峰位置处的I路信号值I_xcorr和Q路信号值Q_xcorr在星座图上对应的坐标点，计算相邻相关峰对应的坐标点之间的旋转角度θ(k)为：

其中，θ(k)为第k+1个相关峰对应的坐标点与第k个相关峰对应的坐标点之间的旋转角度，I_xcorr(k)和Q_xcorr(k)分别为第k个分段信号相关峰位置处的I路信号值和Q路信号值，I_xcorr(k+1)和Q_xcorr(k+1)分别为第k个分段信号相关峰位置处的I路信号值和Q路信号值，K为分段信号的数量，也即相关峰的数量。

根据相邻相关峰对应的坐标点之间的旋转角度计算矫正频偏f_{guess_ave}为：

其中，R为发送端发送原始二进制比特序列的比特速率。

用矫正频偏f_{guess_ave}修正当前第l次迭代的第一频率为第二频率/>

步骤S25：将数字振荡器的频率设置为当前第二频率根据步骤S23的过程得到对应数控振荡器当前频率的解扩后二进制比特序列S_R，根据步骤S24所述的校验方法校验原始二进制比特序列S_T和解扩后二进制比特序列S_R，若校验成功，则数字振荡器的当前频率即为接收端与发送端之间的频偏；若校验不成功，则将当前第一频率调整为下一次迭代的第一频率。

将当前第一频率调整为下一次迭代的第一频率为：根据调谐值修正当前第一频率为下一次迭代的第一频率，调谐值f_tune为：

其中，W为理想信噪比下反馈控制环路能够捕获的最大频偏范围的区间长度，SNR_max为最大信噪比，SNR为当前信噪比，α为经验值，W和α均与调制方法相关。

因此下一次迭代的第一频率为：

其中，为当前第l次迭代的第一频率，/>为下一次迭代即第l+1次迭代的第一频率。

例如，发送端的信号比特速率为8kHz，因此BPSK调制中反馈控制环路在理想信噪比下能够捕获的最大频偏范围为[-2kHz,+2kHz]，实际受限于信噪比SNR的情况下，每次调谐值由信噪比动态设定：

步骤S26：将数字振荡器的频率设置为下一次迭代的第一频率，重复步骤S23～步骤S25，直到校验原始二进制比特序列S_T和解扩后二进制比特序列S_R成功，此时数字振荡器当前频率即为接收端与发送端之间的频偏。

步骤3：将所述频偏作为数控振荡器的频率，通过所述数控振荡器来纠正后续接收的扩频信号的频偏。

得到接收端与发送端之间的频偏后，设置数控振荡器的频率为所述频偏，将反馈控制环路的环路开关设置为闭合状态，此时通过所述数控振荡器实现通信同步。

纠正接收端与发送端之间的频偏问题后，后续再将反馈控制环路锁相环闭环纠正接收端与发送端之间的相位误差。

本实施例中，将初始第一频率设置为实际测试得到的接收端与发送端之间的最小频偏，根据实时信噪比等条件动态设定调谐值，再根据动态设定的调谐值得到下一次迭代的第一频率，再在每一次迭代的第一频率附近搜索第二频率，可以确保在接收端与发送端之间的整个最大频偏范围内搜索到正确的频偏；同时仅通过计算出的第一频率和第二频率调整数控振荡器，调整速度快。

本实施例中，动态设定的调谐值，可以根据实时通信状态进行调整，相比于固定的调谐值，更具有准确性。

本实施例中，利用反馈控制环路开环时，数控振荡器的梯度扫描配置频偏即设置迭代的第一频率以及通过第一频率修正得到的第二频率，避免了调整接收机模拟部分中频频点，避免了等待反馈控制环路锁定数控振荡器频率的响应时间，配置速度快，可以快速实现。

实施例3：

本实施例公开了一种扩频通信频偏纠正装置，如图7所示，包括如下步骤：

信号接收模块，用于接收扩频信号，所述扩频信号根据发送端发送的原始二进制比特序列与扩频序列运算得到；

迭代模块，用于将最小频偏作为第一频率初始值，所述第一频率在频偏范围内、按照调谐值进行迭代；

在每次迭代中，将当前第一频率作为数控振荡器的当前频率，得到对应当前第一频率的解扩后二进制比特序列，校验所述对应当前第一频率的解扩后二进制比特序列与原始二进制比特序列；若校验成功，则所述数控振荡器的当前频率为频偏；若校验失败，根据当前第一频率得到当前第二频率，将当前第二频率作为数控振荡器的当前频率，得到对应当前第二频率的解扩后二进制比特序列，校验所述对应当前第二频率的解扩后二进制比特序列与原始二进制比特序列，若校验成功，则所述数控振荡器的当前频率为频偏；若校验失败，将下一次迭代的第一频率作为数控振荡器的当前频率，所述下一次迭代的第一频率根据当前第一频率与调谐值计算得到；重复上述迭代过程，直到校验解扩后二进制比特序列与原始二进制比特序列成功，所述数控振荡器的当前频率为频偏；

频偏纠正模块，用于将所述频偏作为数控振荡器的频率，通过所述数控振荡器来纠正后续接收的扩频信号的频偏。

进一步的，迭代模块中，所述调谐值根据理想信噪比下反馈控制环路能够捕获的最大频偏范围、最大信噪比和当前信噪比计算得到。

进一步的，迭代模块中，所述调谐值f_tune为：

其中，W为理想信噪比下反馈控制环路能够捕获的最大频偏范围的区间长度，SNR_max为最大信噪比，SNR为当前信噪比，α为经验值。

进一步的，迭代模块中，所述当前第一频率加所述调谐值得到所述下一次迭代的第一频率。

进一步的，迭代模块中，根据当前第一频率得到当前第二频率，包括：

所述扩频信号依次与数控振荡器和扩频序列运算得到解扩后信号；

所述解扩后信号中，每固定序列长度检测一个相关峰，所述固定序列长度为扩频序列的序列长度，所述相关峰为每固定序列长度中信号幅值最大的位置；

根据所述每个相关峰位置的I路信号值和Q路信号值得到相邻相关峰对应的坐标点之间的旋转角度；

根据所述相邻相关峰对应的坐标点之间的旋转角度得到矫正频率；

根据所述矫正频率与当前第一频率得到当前第二频率。

进一步的，迭代模块中，所述相邻相关峰对应的坐标点之间的旋转角度为：

其中，θ(k)为第k+1个相关峰对应的坐标点与第k个相关峰对应的坐标点之间的旋转角度，I_xcorr(k)和Q_xcorr(k)分别为第k个相关峰的I路信号值和Q路信号值，I_2corr(k+1)和Q_xcorr(k+1)分别为第k+1个相关峰的I路信号值和Q路信号值，K为相关峰数量；

所述矫正频率f_{guess_ave}为：

其中，R为比特速率；

所述当前第二频率为：

其中，为当前第一频率，l表示迭代次数。

进一步的，迭代模块中，所述每个相关峰位置的I路信号值和Q路信号值通过有符号数表示，根据每个相关峰位置的I路信号值的符号位和Q路信号值的符号位确定每固定序列长度的解扩后信号对应的二进制数据，所述每固定序列长度的解扩后信号对应的二进制数据顺序组合得到解扩后二进制比特序列。

进一步的，迭代模块中，所述原始二进制比特序列包括特征比特序列信息，所述解扩后二进制比特序列包括特征比特序列信息，若原始二进制比特序列的特征比特序列信息与解扩后二进制比特序列的特征比特序列信息相符，则解扩后二进制比特序列与原始二进制比特序列校验成功。

进一步的，所述原始二进制比特序列和解扩后二进制比特序列通过数据帧表示，每个数据帧包括若干字节，定义每个数据帧前固定位置的字节为特征位，特征位对应的二进制数据为特征比特序列信息。

实施例4：

本实施例公开了一种扩频通信频偏纠正设备，包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前述的任意一项所述扩频通信频偏纠正方法。存储器可为各种类型的存储器，可为随机存储器、只读存储器、闪存等。处理器可为各种类型的处理器，例如，中央处理器、微处理器、数字信号处理器或图像处理器等。

本实施例还公开了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行前述的任意一项所述扩频通信频偏纠正方法。存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种扩频通信频偏纠正方法，其特征在于，包括如下步骤：

接收扩频信号，所述扩频信号根据发送端发送的原始二进制比特序列与扩频序列运算得到；

将最小频偏作为第一频率初始值，所述第一频率在频偏范围内、按照调谐值进行迭代；

在每次迭代中，将当前第一频率作为数控振荡器的当前频率，得到对应当前第一频率的解扩后二进制比特序列，校验所述对应当前第一频率的解扩后二进制比特序列与原始二进制比特序列；

若校验成功，则所述数控振荡器的当前频率为频偏；

若校验失败，根据当前第一频率得到当前第二频率，将当前第二频率作为数控振荡器的当前频率，得到对应当前第二频率的解扩后二进制比特序列，校验所述对应当前第二频率的解扩后二进制比特序列与原始二进制比特序列，若校验成功，则所述数控振荡器的当前频率为频偏；若校验失败，将下一次迭代的第一频率作为数控振荡器的当前频率，所述下一次迭代的第一频率根据当前第一频率与调谐值计算得到；重复上述迭代过程，直到校验解扩后二进制比特序列与原始二进制比特序列成功，所述数控振荡器的当前频率为频偏；

将所述频偏作为数控振荡器的频率，通过所述数控振荡器来纠正后续接收的扩频信号的频偏；

所述根据当前第一频率得到当前第二频率，包括：

所述扩频信号依次与数控振荡器和扩频序列运算得到解扩后信号；

所述解扩后信号中，每固定序列长度检测一个相关峰，所述固定序列长度为扩频序列的序列长度，所述相关峰为每固定序列长度中信号幅值最大的位置；

根据每个相关峰位置的I路信号值和Q路信号值得到相邻相关峰对应的坐标点之间的旋转角度；

根据所述相邻相关峰对应的坐标点之间的旋转角度得到矫正频率；

根据所述矫正频率与当前第一频率得到当前第二频率；

所述矫正频率为：对各所述相邻相关峰对应的坐标点之间的旋转角度与比特速率的乘积求和后的均值。

2.根据权利要求1所述的一种扩频通信频偏纠正方法，其特征在于，所述调谐值根据理想信噪比下反馈控制环路能够捕获的最大频偏范围、最大信噪比和当前信噪比计算得到。

3.根据权利要求2所述的一种扩频通信频偏纠正方法，其特征在于，所述调谐值f_tune为：

其中，W为理想信噪比下反馈控制环路能够捕获的最大频偏范围的区间长度，SNR_max为最大信噪比，SNR为当前信噪比，α为经验值。

4.根据权利要求1所述的一种扩频通信频偏纠正方法，其特征在于，所述当前第一频率加所述调谐值得到所述下一次迭代的第一频率。

5.根据权利要求1所述的一种扩频通信频偏纠正方法，其特征在于，所述相邻相关峰对应的坐标点之间的旋转角度为：

其中，θ(k)为第k+1个相关峰对应的坐标点与第k个相关峰对应的坐标点之间的旋转角度，I_xcorr(k)和Q_xcorr(k)分别为第k个相关峰的I路信号值和Q路信号值，I_xcorr(k+1)和W_xcorr(k+1)分别为第k+1个相关峰的I路信号值和Q路信号值，K为相关峰数量；

所述矫正频率f_{guess_ave}为：

其中，R为比特速率；

所述当前第二频率为：

其中，为当前第一频率，l表示迭代次数。

6.根据权利要求1所述的一种扩频通信频偏纠正方法，其特征在于，所述每个相关峰位置的I路信号值和Q路信号值通过有符号数表示，根据每个相关峰位置的I路信号值的符号位和Q路信号值的符号位确定每固定序列长度的解扩后信号对应的二进制数据，所述每固定序列长度的解扩后信号对应的二进制数据顺序组合得到解扩后二进制比特序列。

7.根据权利要求1所述的一种扩频通信频偏纠正方法，其特征在于，所述原始二进制比特序列包括特征比特序列信息，所述解扩后二进制比特序列包括特征比特序列信息，若原始二进制比特序列的特征比特序列信息与解扩后二进制比特序列的特征比特序列信息相符，则解扩后二进制比特序列与原始二进制比特序列校验成功。

8.根据权利要求7所述的一种扩频通信频偏纠正方法，其特征在于，所述原始二进制比特序列和解扩后二进制比特序列通过数据帧表示，每个数据帧包括若干字节，定义每个数据帧前固定位置的字节为特征位，特征位对应的二进制数据为特征比特序列信息。

9.一种扩频通信频偏纠正装置，其特征在于，包括：

信号接收模块，用于接收扩频信号，所述扩频信号根据发送端发送的原始二进制比特序列与扩频序列运算得到；

迭代模块，用于将最小频偏作为第一频率初始值，所述第一频率在频偏范围内、按照调谐值进行迭代；

在每次迭代中，将当前第一频率作为数控振荡器的当前频率，得到对应当前第一频率的解扩后二进制比特序列，校验所述对应当前第一频率的解扩后二进制比特序列与原始二进制比特序列；若校验成功，则所述数控振荡器的当前频率为频偏；若校验失败，根据当前第一频率得到当前第二频率，将当前第二频率作为数控振荡器的当前频率，得到对应当前第二频率的解扩后二进制比特序列，校验所述对应当前第二频率的解扩后二进制比特序列与原始二进制比特序列，若校验成功，则所述数控振荡器的当前频率为频偏；若校验失败，将下一次迭代的第一频率作为数控振荡器的当前频率，所述下一次迭代的第一频率根据当前第一频率与调谐值计算得到；重复上述迭代过程，直到校验解扩后二进制比特序列与原始二进制比特序列成功，所述数控振荡器的当前频率为频偏；

频偏纠正模块，用于将所述频偏作为数控振荡器的频率，通过所述数控振荡器来纠正后续接收的扩频信号的频偏；

所述根据当前第一频率得到当前第二频率，包括：

所述扩频信号依次与数控振荡器和扩频序列运算得到解扩后信号；

所述解扩后信号中，每固定序列长度检测一个相关峰，所述固定序列长度为扩频序列的序列长度，所述相关峰为每固定序列长度中信号幅值最大的位置；

根据每个相关峰位置的I路信号值和Q路信号值得到相邻相关峰对应的坐标点之间的旋转角度；

根据所述相邻相关峰对应的坐标点之间的旋转角度得到矫正频率；

根据所述矫正频率与当前第一频率得到当前第二频率；

所述矫正频率为：对各所述相邻相关峰对应的坐标点之间的旋转角度与比特速率的乘积求和后的均值。

10.一种扩频通信频偏纠正设备，包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1～8中任意一项所述扩频通信频偏纠正方法。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行权利要求1～8中任意一项所述扩频通信频偏纠正方法。