一种PCM_FM接收机的同步系统发明专利

专利名称：一种PCM_FM接收机的同步系统

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202110286650.7

专利申请（专利权）人：上海雷骥电子科技有限公司
权利人地址：上海市闵行区颛兴东路1277弄113号

专利发明（设计）人：宁平,季长生,张楷生,朱学勇

专利摘要：本发明公开了一种PCM_FM接收机的同步系统，PCM_FM接收机的MSD模块输出后，在位同步/帧同步模块输出两路候选接收序列信号，然后进行采样同步点判断，再输出至后续处理模块；可直接确定信息帧的起始位置，直接送后级处理；是一种基于后验概率的同步方法。最大限度的保证了同步点的正确判决。保证性能的同时降低了同步系统的复杂度，简化了系统设计。本发明基于PCM/FM接收机设计，还可应用于如GMSK(Gaussian Filtered Minimun Shift Keying，高斯滤波最小频移键控)等CPM(Continuous Phase Modulation,连续相位调制)等调制方式的同步系统中。

主权利要求：
1.一种PCM_FM接收机的同步系统，其特征在于：PCM_FM接收机的MSD模块输出后，在位同步/帧同步模块输出两路候选接收序列信号，然后进行采样同步点判断，再输出至后续处理模块；
在位同步/帧同步模块输出两路候选接收序列信号，然后进行采样同步点判断的具体过程如下：步骤1、将基带接收信号与本地同步序列经复制扩充后的新序列进行相关运算，直至相关值达到预设的条件；
步骤2、将相关值达到预设条件时的同步点设为n，同时输出候选接收序列n和n+1；
步骤3、将候选接收序列n和n+1下采样后，与原始本地同步序列进行异或计算；
步骤4、选取异或值较小的一路作为最终同步后的接收序列。
2.根据权利要求1所述的PCM_FM接收机的同步系统，其特征在于：步骤1中达到预设的条件的判定规则为：当相关带宽内信号功率与噪声功率的比值，超过一个确定的倍数时，即认为达到了预设的条件。
3.根据权利要求2所述的PCM_FM接收机的同步系统，其特征在于：候选接收序列采样位置的选择规则如下：同步序列的长度小于32bits，过采样后会降低其自相关增益，当信噪比低于一定数值时，接收序列的准确采样时刻的相关值会出现小于设定阈值的情况，此时，选取该位置会造成采样同步错误，将采样同步干扰点和其后一点均作为采样同步点的候选位置。
4.根据权利要求3所述的PCM_FM接收机的同步系统，其特征在于：当信噪比低于一定数值后，本地同步序列经扩展后与接收序列的相关峰值与周围干扰点的相关峰的幅度会比较接近，准确采样点前后相邻两个相关峰幅度和准确采样点之间差距最小，准确采样点前、后两点为干扰点。
5.根据权利要求3所述的PCM_FM接收机的同步系统，其特征在于：接收序列的准确采样时刻在信号采样窗口中间的位置，该位置信噪比最高。
6.根据权利要求5所述的PCM_FM接收机的同步系统，其特征在于：在信号采样窗口中间的位置时，本地同步序列与接收序列完全重合，当信噪比较高时，该位置的相关值明显高于附近的值，且抖动小。 说明书 : 一种PCM_FM接收机的同步系统技术领域[0001] 本发明属于通信技术领域，具体涉及一种PCM_FM接收机的同步系统。背景技术[0002] 传统基于MSD技术的同步系统一般是基于严格对齐的位定时和原始码速率进行解调，而实际中接收信号一般为多倍过采样的未定时信号。因此如图1所示，在MSD解调前需进行位同步以对齐采样位置，并对其结果进行下采样来获得已定时的原始码速率的接收信号，在MSD解调完毕后还需通过帧同步模块确定信息帧的起始位置。这种方法的系统设计复杂，灵活性较差。现有PCM/FM接收机主要存在以下两个问题：[0003] 1、基于非相干鉴频解调，该方法的位同步使用早‑迟同步门的来构建同步系统，该方法的解调性能较差。[0004] 2、基于MSD(Multi‑symbolDetection,多符号检测)的解调方法，该方法性能较好，缺点是对同步系统要求严格，对同步系统的控制比较复杂。发明内容[0005] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种PCM_FM接收机的同步系统，解决了现有技术中PCM/FM接收机同步性能差，控制复杂的问题。[0006] 本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：[0007] 一种PCM_FM接收机的同步系统，PCM_FM接收机的MSD模块输出后，在位同步/帧同步模块输出两路候选接收序列信号，然后进行采样同步点判断，再输出至后续处理模块。[0008] 采样同步点判断的具体过程如下：[0009] 步骤1、将基带接收信号与本地同步序列经复制扩充后的新序列进行相关运算，直至相关值达到预设的条件；[0010] 步骤2、将相关值达到预设条件时的同步点设为n，同时输出候选接收序列n和n+1；[0011] 步骤3、将候选接收序列n和n+1下采样后，与原始本地同步序列进行异或计算；[0012] 步骤4、选取异或值较小的一路作为最终同步后的接收序列。[0013] 步骤1中达到预设的条件的判定规则为：[0014] 当相关带宽内信号功率与噪声功率的比值，超过一个确定的倍数时，即认为达到了预设的条件。[0015] 候选接收序列采样位置的选择规则如下：[0016] 同步序列的长度一般小于32bits，过采样后会降低其自相关增益，当信噪比低于一定数值时，接收序列的准确采样时刻的相关值有时会小于设定的阈值，此时，选取该位置会造成采样同步错误，将采样同步干扰点和其后一点均作为采样同步点的候选位置。[0017] 当信噪比低于一定数值后，本地序列经扩展后与接收序列的相关峰值与周围干扰点的相关峰的幅度会比较接近，准确采样点前后相邻两个相关峰幅度和准确点之间差距最小，采样点前、后两点为干扰点。[0018] 接收序列的准确采样时刻在信号采样窗口中间的位置，该位置信噪比最高。[0019] 在信号采样窗口中间的位置时，本地相关序列与接收序列完全重合，当信噪比较高时，该位置的相关值明显高于附近的值，且抖动小。[0020] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：[0021] 1、本发明的同步模块可直接处理MSD输出的过采样的软解调信息，其工作于MSD解调之后，通过本同步模块的处理可直接确定信息帧的起始位置，直接送后级处理；是一种基于后验概率的同步方法。最大限度的保证了同步点的正确判决。[0022] 2、保证性能的同时降低了同步系统的复杂度，简化了系统设计。[0023] 3、本发明基于PCM/FM接收机设计，但其应用不局限于此，也可应用于如GMSK(GaussianFilteredMinimunShiftKeying，高斯滤波最小频移键控)等CPM(ContinuousPhaseModulation,连续相位调制)调制方式的同步系统中。附图说明[0024] 图1为现有技术PCM/FM接收机的MSD解调和同步系统框图。[0025] 图2为本发明PCM/FM接收机的MSD解调和同步系统框图。[0026] 图3为本发明PCM/FM接收机的同步系统原理图。[0027] 图4为本发明同步中相关值干扰点出现情况。[0028] 图5为本发明SNR＝20时的相关结果示意图。[0029] 图6为本发明SNR＝0时的相关结果示意图。具体实施方式[0030] 下面结合附图对本发明的结构及工作过程作进一步说明。[0031] 一种PCM_FM接收机的同步系统，PCM_FM接收机的MSD模块输出后，在位同步/帧同步模块输出两路候选接收序列信号，然后进行采样同步点判断，再输出至后续处理模块。[0032] 采样同步点判断的具体过程如下：[0033] 步骤1、将基带接收信号与本地同步序列经复制扩充后的新序列进行相关运算，直至相关值达到预设的条件；[0034] 步骤2、将相关值达到预设条件时的同步点设为n，同时输出候选接收序列n和n+1；[0035] 步骤3、将候选接收序列n和n+1下采样后，与原始本地同步序列进行异或计算；[0036] 步骤4、选取异或值较小的一路作为最终同步后的接收序列。[0037] 候选接收序列采样位置的选择规则如下：[0038] 同步序列的长度一般小于32bits，过采样后会降低其自相关增益，当信噪比低于一定数值时，接收序列的准确采样时刻的相关值有时会小于设定的阈值。此时，直接选取该位置前一点的干扰点会造成采样同步错误，将采样同步干扰点和其后一点均作为采样同步点的候选位置。[0039] 当信噪比低于一定数值后，本地序列与接收序列的相关峰值与周围干扰点的相关峰的幅度会比较接近，准确采样点前后相邻两个相关峰幅度和准确点之间差距最小，此时，非常容易出现干扰点和准确点的相关值都在阈值上下摆动的情况。采样点前、后相邻两个相关峰幅为干扰点。[0040] 本发明的同步模块可直接处理MSD输出的过采样的软解调信息，其工作于MSD解调之后，通过本同步模块的处理可直接确定信息帧的起始位置，直接送后级处理。本发明的流程图如图2所示。[0041] 图3为本发明同步模块详细的工作原理图，具体如下：[0042] 1)基带接收信号(过采样)与本地同步序列经复制扩展后的新序列进行相关运算产生当前时刻的相关值；[0043] 2)当相关值大于预设的阈值时，设此时的时刻为n，此时会同时输出时刻n的(接收)过采样序列n和时刻n+1的(接收)过采样序列n+1，将上述序列分别下采样后得到(接收)同步序列1和(接收)同步序列2；[0044] 3)(接收)同步序列1和(接收)同步序列2与本地同步序列进行异或运算后得到的两个结果比较大小，选取结果较小的那个同步序列作为最终同步接收序列输出。[0045] 理由如图4所示，由于经复制扩展后同步序列与接收序列相关后没有尖锐的相关峰，特别当信噪比较低时(SNR<＝6)，准确定时点的相关值有时会小于预设的信噪比阈值，如果此时选取前一时刻干扰点的位置会造成同步错误。为了克服该问题，本发明将同步干扰点和其后一时刻都作为采样同步点(即图中准确点)的候选位置，将两个候选接收序列下采样后与原始本地同步序列异或，然后选取异或值较小的一路作为最终同步后的接收序列，由于本地同步序列是已知确定的序列，这种方法其实是一种基于后验概率的同步方法。最大限度的保证了同步点的正确判决。[0046] 具体实施例，如图5、图6所示，[0047] 图5中SNR＝20时的本地序列和接收信号的相关结果，第4点为准确采样点，第3点为干扰点，由于信噪比较高，干扰点幅值波动较小。[0048] 图6中SNR＝0时的本地序列和接收信号的相关结果，第4点为准确采样点，第3点为干扰点，此时信噪比较低，干扰点幅值波动较大，会频繁出现干扰点先越过门限被判为准确点的误判。[0049] 当信噪比低于一定数值后，本地经扩展后序列与接收序列的相关峰值与周围干扰点的相关峰的幅度会比较接近，准确采样点前后相邻两个相关峰幅度和准确点之间差距最小，采样点前、后两点为干扰点。[0050] 准确采样点就是接收序列的准确采样时刻，一般指信号采样窗口最中间的位置，该位置信噪比最高，误判可能性最小。此时本地相关序列与接收序列完全重合。信噪比较高时，该位置的相关值明显高于附近的其他值且抖动小，不容易误判。[0051] 采样同步时的干扰点就是信噪比降低到一定程度后，在本例中的6dB,本地序列与接收序列的相关峰值与周围干扰点的相关峰的幅度会比较接近，很难用一个绝对或者相对的阈值将干扰点排除，由于准确采样点旁边前后相邻两个相关峰幅度和准确点之间差距最小，所以造成了误判。假设准确采样点为N，干扰点就为N‑1和N+1。由于初次判决时，N和N‑1同时小于门限的概率微乎其微。因此最容易造成误判的干扰点为N‑1点。如图5和图6的第3点就是干扰点，第4点就是准确采样点或者位同步点。[0052] 本发明基于PCM/FM接收机设计，但其应用不局限于此，也可应用于如GMSK(GaussianFilteredMinimunShiftKeying，高斯滤波最小频移键控)等CPM(ContinuousPhaseModulation,连续相位调制)调制方式的同步系统中。[0053] 保证性能的同时降低了同步系统的复杂度，简化了系统设计。[0054] 本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。[0055] 以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

专利地区：上海

专利申请日期：2021-03-17

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN113055150B