CN101483621B - 一种基带信号的恢复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基带信号的恢复方法，该方法将信号数据作为基带波形恢复的数据来源，在其中查找信号波形中位同步时刻，查找到位同步时刻后，在位宽范围内对信号积分或者将采样点累加，根据积分或累加结果，去除基带信号中的干扰脉冲。该方法能有效地恢复出基带信号波形，克服由于噪声干扰严重而造成的接收机无法实现正确译码问题，提高接收机抗噪声性能和通信距离，改善接收机灵敏度，通过软件算法查找位同步时刻，进而降低了硬件成本。

Description

一种基带信号的恢复方法

技术领域

本发明涉及信号处理中基带信号脉冲的恢复，可广泛应用于通信领域基带信号脉冲的恢复。

背景技术

在通信领域，数据信息需要经过电信号进行传输，为了便于表征数据，许多信号是以0、1两态的方式表示的，反映在电信号强度上就是高低两个不同的值，一系列高低强度表示的信号就构成了信号的波形。在数据接收方需要从信号的波形中恢复脉冲，形成容易判断的数据形式。

常用的波形脉冲识别整形方法有限幅和阈值判决。限幅是通过设置高低两个参考门限值Href和Lref，高于Href的信号幅值一律被限制在Href，低于Lref的信号幅值被限制在Lref。阈值判决是设定一参考阈值门限，高于该阈值的被整形为1，低于该门限的被整形为0。

上述两种方法简单，容易实现，适用于信号波形稳定的场合。一旦信号波形不稳定，波形幅度整体上有一定的波动，那么阈值和门限值的选取就很困难，因为整个信号范围不能采用某个预先设定门限值和阈值来整形，上面两种方法就不容易实施。如果接收方接收的信号时强时弱，同样会造成门限和阈值选取的困难。若实际中考虑到成本等因素，选择上述脉冲恢复方式，这样必定会在基带信号中产生或多或少的干扰脉冲。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种有效地去除基带信号中的干扰脉冲，恢复出和发射端完全一样的基带信号波形。

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种抗干扰的基带信号软件处理算法，该算法能有效地去除基带信号中的干扰脉冲，恢复出和发射端一样的基带波形。该方法包括如下步骤：

S102、将信号数据作为基带波形恢复的数据来源，在其中查找信号波形中位同步时刻；

S104、查找到位同步时刻后，在位宽范围内对信号积分或者将采样点累加，根据积分或累加结果，恢复位宽内基带信号。

进一步地，上述查找信号波形中位同步时刻的方法包括如下步骤

S202、定义用以记录采样的信号数据的数值寄存器，记录数据改变时的数据变化时刻寄存器，记录当前数据改变时刻同前一数据改变时刻差值的相邻数据改变时差寄存器，以及，记录位同步标志位的同步标志寄存器；

S204、若比较寄存器内的值发生改变，则将此时的时间记录到数据变化时刻寄存器，并计算此时刻与上一数据改变时刻的差值，将此差值记录到相邻数据改变时差寄存器；

S206、比较此差值和位宽宽度，若此差值为位宽宽度的倍数(约为0.8至1.2倍之间)，则找到位同步时刻，置位同步标志为确定值，并将此标志记录到位同步标志寄存器。

进一步地，查找到位同步时刻后，在位宽范围内对信号积分或者将采样点累加，根据积分或累加结果，恢复位宽内基带信号的方法包括如下步骤：

S302、从位同步时刻开始，对位宽时间段内的信号进行积分或者将位宽时间内的采样点数值累加；

S304、对积分结果或者累加结果进行判决，当此结果大于一个门限时认为是高电平，否则认为是低电平。这样就恢复了一个位宽内的基带信号。

由上可知，与现有技术相比，本发明提出了一种去除基带信号中脉冲干扰的方法，能有效地恢复出基带信号波形，克服了由于噪声干扰严重而造成的接收机无法实现正确译码问题，提高了接收机抗噪声性能，改善了接收机灵敏度，提高了通信距离，通过软件算法查找位同步时刻，进而降低了硬件成本。

附图说明

图1是通信系统接收机的一种实现形式；

图2是通信系统中的一般帧格式；

图3是本发明提出的去除干扰脉冲恢复基带信号的软件算法流程图；

图4是干扰环境下，比较器输出的位同步信号脉冲；

图5是运用本算法前后基带信号波形对比图。

具体实施方式

本发明通过处理基带脉冲信号，去除了噪声干扰，提高了接收机性能。

下面结合附图对技术方案的实施做进一步的详细描述：

图1是通信系统中接收机的一种实现形式，它有以下几个模块构成：天线，低噪声放大器，解调器，放大器，比较器，软件处理单元。其中本发明关心的是软件处理单元有效去除比较器输出信号中干扰脉冲的算法。

图2是通信系统常采用的一种帧格式，由以下几个部分构成：起始位，位同步码，帧同步码，数据信息和校验码。一般位同步码的码元宽度为1个位宽，帧同步码和数据信息的码元宽度为位宽的倍数。本发明采用的软件处理算法是从位同步码中提取位同步时刻的，提取方法是计算相邻数据改变时刻的差值，然后将此差值同位宽相比较，若此差值为位宽的倍数，则表明信号中无干扰脉冲，此时刻就是位同步时刻。

图3是本发明提出的去除干扰脉冲恢复基带信号的软件算法流程图；该算法的基本思想是通过计算送入软件处理单元的数据脉冲的宽度，将此宽度同位宽相比来获取位同步时刻；在获取位同步时刻后，从位同步时刻开始，每经过位宽时间间隔，将此段时间内的信号积分或者采样数据累加；最后对累加结果或积分结果判决，恢复出基带信号，去除干扰脉冲。

下面对本算法的实现流程详细说明：

第一步，软件处理单元不断接收比较器输出数据，并检测相邻数据是否改变。

第二步，一旦数据改变并且位同步尚未实现(位同步标志为0)，计算当前脉冲的宽度，计算方法是将当前时刻减去上一数据改变时刻；更新时间，将当前时刻赋值于上一数据改变时刻。否则执行第四步

第三步，在第二步的基础上，判断脉冲宽度和位宽的关系，若脉冲宽度为接近位宽的倍数，则表明此位宽内不含有干扰脉冲，那么此时刻就可以作为位同步时刻。这样就可以设置位同步标志为1，更新位同步时刻。否则若脉宽不接近位宽的倍数，则返回第一步。

第四步，判决位同步是否实现，判决方法是查看位同步标志是否为1，若位同步标志为1，则已经实现位同步，进入第五步；否则，没有实现位同步，返回第一步。

第五步，记录积分开始时刻和当前时刻与积分开始时刻的差值PW，第一次积分的开始时刻就是位同步时刻，以后每次的积分开始时刻就是以当前时刻为基准的下一个位宽时刻。在PW小于位宽BW时，要对输入数据积分或者将采样数据累加，结果为sum_u。一旦PW等于位宽BW，则执行第六步。

第六步，对积分结果或采样累加结果sum_u进行判决，当积分结果大于某一门限时，将上一位宽内信号恢复基带信号高电平1，否则，上一位宽内信号恢复为低电平数据0。由于干扰脉冲的宽度较窄，因此通过积分或者采样数据累加，很容易去掉这些干扰脉冲。判决门限应为输入数据信号高低电平的中间值，比如对于双极性信号，高低电平为1，-1，那么判决门限应为0。

第七步，更新积分开始时刻或者采样累加时刻，将当前的时刻作为积分开始时刻或者采样累加时刻。并将上一位宽计算结果sum_u清零，以备记录下一位宽内积分或采样结果。更新数据后，返回第一步。

图4是干扰环境下，比较器输出的位同步信号脉冲；从仿真图上可以看出，第4个，第6个，第8个等位同步脉冲的宽度均和位宽相等，因此在第4个位同步脉冲到来时，我们就可以找到位同步时刻。一般通信系统位同步码长度大概有20个，因此很容易找到位同步时刻。

图5是运用本算法前后基带信号波形对比图。上图为含有干扰脉冲的基带信号波形图，下图是经过本发明软件处理后的基带信号波形图。从两图的对比可以看出，本算法能较好地去除干扰脉冲，提高译码正确率，改善接收机灵敏度，提高接收机性能。

Claims (4)

1.一种基带信号的恢复方法，用于通信领域基带信号脉冲的恢复，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S102、将信号数据作为基带波形恢复的数据来源，在其中查找信号波形中位同步时刻；所述查找信号波形中位同步时刻的方法包括如下步骤：

S202、定义用以记录采样的信号数据的数值寄存器，记录数据改变时的数据变化时刻寄存器，记录当前数据改变时刻同前一数据改变时刻差值的相邻数据改变时差寄存器，以及，记录位同步标志位的同步标志寄存器；

S204、若比较寄存器内的值发生改变，则将此时的时间记录到数据变化时刻寄存器，并计算此时刻与上一数据改变时刻的差值，将此差值记录到相邻数据改变时差寄存器；

S206、比较此差值和位宽宽度，若此差值为位宽宽度的倍数，则找到位同步时刻，置位同步标志为确定值，并将此标志记录到位同步标志寄存器；

S104、根据查找到的位同步时刻，在位宽范围内对信号积分或者将采样点累加，根据积分或累加结果，恢复位宽内基带信号。

2.根据权利要求1所述的恢复方法，其特征在于，所述步骤S104中，根据查找到的位同步时刻，在位宽范围内对信号积分，根据积分恢复位宽内的基带信号的方法包括如下步骤：

S302、从位同步时刻开始，对位宽时间段内的信号进行积分；

S304、对积分结果进行判决，当此结果大于一个门限时认为是高电平，否则认为是低电平。

3.根据权利要求1所述的恢复方法，其特征在于：所述步骤S104中，根据查找到的位同步时刻，在位宽范围内将采样点累加，根据累加结果，恢复位宽内的基带信号的方法包括如下步骤：

S402、从位同步时刻开始，将位宽时间内的采样点数值累加；

S404、对累加结果进行判决，当此结果大于一个门限时认为是高电平，否则认为是低电平。

4.根据权利要求1所述的恢复方法，其特征在于，所述步骤S206中差值为位宽宽度的倍数为0.8至1.2倍之间。

Images