一种信号同步的方法及装置
技术领域
本发明涉及通信领域,特别涉及一种信号同步的方法及装置。
背景技术
FSK(Frequency-shift keying,即频移健控)信号是一种用于进行高速数据传输的信号。在FSK信号的传输过程中,需要考虑FSK信号的同步问题,这就涉及到频偏移量(即频偏估计的结果)的获取。现有技术中,通常通过复乘计算获取
其中,r(k)为输入的调频信号,s(k)为本地信号,计算出y(n)后,再根据其计算获取频偏移量(即频偏估计的结果),但这种计算方法不仅繁琐耗时,计算出的频偏估计的精度也较低。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种信号同步的方法及装置,使得频偏移量(即频偏估计的结果)的计算过程得以简化,并提高频偏估计的精度。
为解决上述技术问题,本发明的实施方式提供了一种信号同步的方法,包括:获取输入的调频信号的差分序列以及本地信号的差分序列;将调频信号的差分序列与本地信号的差分序列进行相关运算;根据相关运算的结果,计算频偏移量;其中,获取输入的调频信号的差分序列,具体包括:以一预设的采样时间间隔,采集调频信号;计算本次采集的调频信号与上次采集的调频信号的相位差;根据相位差,获取调频信号的差分序列。
本发明的实施方式还提供了一种信号同步的装置,包括:获取模块、相关模块及计算模块;获取模块用于获取输入的调频信号的差分序列以及本地信号的差分序列;相关模块用于将调频信号的差分序列与本地信号的差分序列进行相关运算;计算模块用于根据相关运算的结果,计算频偏移量;其中,获取模块具体包括采集单元、相位差计算单元及第一获取单元;采集单元用于以一预设的采样时间间隔,采集调频信号;相位差计算单元用于计算本次采集的调频信号与上次采集的所述调频信号的相位差;第一获取单元用于根据所述相位差,获取调频信号的差分序列。
本发明实施方式相对于现有技术而言,先分别获取输入的调频信号的差分序列及本地信号的差分序列,再对获取的两种差分序列进行相关运算,最后再根据相关运算的结果来计算频偏移量,这种双相关的计算方法有利于提高频偏估计的精度。同时,本发明实施方式只需根据本次采集的调频信号与上次采集的所述调频信号的相位差,即可计算出调频信号的差分序列,计算方法简单,有利于加快频偏移量的获取速度。
进一步地,计算本次采集的调频信号与上次采集的调频信号的相位差,具体包括:从预设的调频信号与相位的对应关系表格中,获取本次采集的调频信号对应的相位及上次采集的调频信号对应的相位;根据获取的相位,计算本次采集的调频信号与上次采集的调频信号的相位差。通过查表获取采集的调频信号的相位,简化了相关的计算过程,有利于进一步提高频偏移量的获取速度。
进一步地,根据相位差,获取所述调频信号的差分序列,具体包括:根据相位差,从预设的相位与调频信号的差分序列的对应关系表格中,获取调频信号的差分序列。通过查表直接获取调频信号的差分序列,免除了相关的计算过程,有利于进一步提高频偏移量的获取速度。
进一步地,获取本地信号的差分序列,具体包括:根据本地信号及调制系数,获取本地信号的差分序列。提供了一种获取本地信号的差分序列方法。
进一步地,调制系数为0.5的整位倍的调频信号,本地信号的位宽为1bit。可大大地简化双相关的运算量。
附图说明
图1是根据本发明第一实施方式的信号同步的方法的流程图;
图2是根据本发明第一实施方式的调频信号的差分序列的获取流程图;
图3是根据本发明第二实施方式的y(n)的获取流程图;
图4是根据本发明第三实施方式的信号同步的装置的结构框图;
图5是根据本发明第四实施方式的获取模块的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而,本领域的普通技术人员可以理解,在本发明各实施方式中,为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是,即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改,也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种信号同步的方法。具体流程如图1所示。
步骤101:获取输入的调频信号的差分序列以及本地信号的差分序列。
该输入的调频信号即是FSK信号,本实施方式中,可通过以下方式来获取输入的调频信号r(n)的差分序列r_diff(n),具体流程如图2所示:
步骤1011:以一预设的采样时间间隔采集调频信号。
步骤1012:计算本次采集的调频信号与上次采集的调频信号的相位差。
本实施方式中所说的“上次”与“本次”相隔一个采样时间间隔。
步骤1013:根据该相位差,获取调频信号的差分序列。
例如,本次采集的调频信号与上次采集的调频信号的相位差为Δθ,则可通过公式r_diff(n)=ejΔθ来获取调频信号的差分序列r_diff(n)。
本地信号b(n)的差分序列s_diff(n),可根据本地信号b(n)及调制系数hIdx来计算。
计算出两种差分序列后,则可进入步骤102。
步骤102:对调频信号的差分序列与本地信号的差分序列进行相关运算。
本步骤中,可将得到r_diff(n)与s_diff(n)一并输入相关器进行相关运算(即求r_diff(n)与s_diff(n)的卷积),获得y(n)。该y(n)即是相关器的输出。
步骤103:根据相关运算的结果,计算频偏移量。
本步骤中,可先根据相关运算的结果y(n),获取帧同步点idx。其中,该帧同步点为
其中,n为序列索引。
获取帧同步点idx后,可根据idx获取频偏移量foff。其中,频偏移量
其中,f
s为采样频率。
本实施方式,先分别获取输入的调频信号的差分序列及本地信号的差分序列,再对获取的两种差分序列进行相关运算,最后再根据相关运算的结果来计算频偏移量,这种双相关的计算方法有利于提高频偏估计的精度。同时,本发明实施方式只需根据本次采集的调频信号与上次采集的所述调频信号的相位差,即可计算出调频信号的差分序列,计算方法简单,有利于加快频偏移量的获取速度。
本发明的第二实施方式涉及一种信号同步的方法。第二实施方式是在第一实施方式的基础上做的进一步改进,主要改进之处在于:第二实施方式中限定采集的调频信号的相位以及差分序列r_diff(n)都通过查表获取。
具体地,本实施方式中,在计算本次采集的调频信号与上次采集的调频信号的相位差时,可先从预设的调频信号与相位的对应关系表格中,查找到本次采集的调频信号对应的相位以及上次采集的调频信号对应的相位。
由于调频信号为矢量信号,其包括I路及Q路,例如,调频信号为:r(n)=x+jy,其中I路即为x部分,Q路即为y部分,在I路及Q路确定的情况下,就可确定调频信号的相位。因此,在采集到调频信号后,即可根据其I路及Q路从预设的调频信号与相位的对应关系表格(如表一所示)中查找对应的相位。
表一:
从表一中查找到本次采集的调频信号对应的相位及上次采集的调频信号对应的相位后,即可计算出两次的相位差Δθ。
获取相位差Δθ后,即可根据相位差Δθ从预设的相位与调频信号的差分序列的对应关系表格(如表二所示)中,获取调频信号的差分序列r_diff(n)。
表二:
此外,需要说明的是,针对特殊的FSK信号(即调制系数为0.5的整数倍的FSK信号),本地信号的位宽为1bit。这种设计方式有利于大大降低双相关的运算量。
本实施方式中y(n)的获取流程可参见图3。其中,图3中的“求相位”即是获取本次采集的调频信号对应的相位及上次采集的调频信号对应的相位(如上文所述,可通过查表获得)。“差分”即是计算本次采集的调频信号与上次采集的调频信号的相位差为Δθ。“矢量信号恢复”即是获取r_diff(n)。“矢量信号产生”即是根据本地信号b(n)(也称本地序列)、调制系数hIdx获取s_diff(n)。“相关”即是将r_diff(n)、s_diff(n)一并通入相关器进行相关运算(求卷积)。
本实施方式,通过查表获取调频信号对应的相位以及调频信号的差分序列r_diff(n),大大简化了运算量,有利于进一步提高频偏移量的获取速度。
上面各种方法的步骤划分,只是为了描述清楚,实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分,分解为多个步骤,只要包含相同的逻辑关系,都在本专利的保护范围内;对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计,但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
本发明的第三实施方式涉及一种信号同步的装置。如图4所示,该信号同步的装置包括:获取模块41、相关模块42及计算模块43。
其中,获取模块41用于获取输入的调频信号的差分序列以及本地信号的差分序列。
相关模块42用于对调频信号的差分序列与本地信号的差分序列进行相关运算。
计算模块43用于根据相关运算的结果,计算频偏移量。
具体地,本实施方式中,获取模块41包括:采集单元411、相位差计算单元412、第一获取单元413及第二获取单元414。
其中,采集单元411用于以一预设的采样时间间隔,采集调频信号。相位差计算单元412用于计算本次采集的调频信号与上次采集的所述调频信号的相位差。第一获取单元413用于根据相位差,获取调频信号的差分序列。第二获取单元414则用于根据本地信号及调制系数,获取本地信号的差分序列。
本实施方式,先分别获取输入的调频信号的差分序列及本地信号的差分序列,再对获取的两种差分序列进行相关运算,最后再根据相关运算的结果来计算频偏移量,这种双相关的计算方法有利于提高频偏估计的精度。同时,本发明实施方式只需根据本次采集的调频信号与上次采集的所述调频信号的相位差,即可计算出调频信号的差分序列,计算方法简单,有利于加快频偏移量的获取速度。
不难发现,本实施方式为与第一实施方式相对应的装置实施例,本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效,为了减少重复,这里不再赘述。相应地,本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。
值得一提的是,本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块,在实际应用中,一个逻辑单元可以是一个物理单元,也可以是一个物理单元的一部分,还可以以多个物理单元的组合实现。此外,为了突出本发明的创新部分,本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入,但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。
本发明第四实施方式涉及一种信号同步的装置。第四实施方式是在第三实施方式的基础上做的进一步改进,主要改进之处在于:第四实施方式中限定采集的调频信号的相位以及差分序列r_diff(n)都通过查表获取。
具体地,如图5所示,本实施方式中,相位差计算单元412具体包括:相位获取子单元4121及相位差计算子单元4122。
其中,相位获取子单元4121用于从预设的调频信号与相位的对应关系表格中,获取本次采集的调频信号对应的相位及上次采集的调频信号对应的相位。相位差计算子单元4122用于根据获取的相位,计算本次采集的调频信号与上次采集的调频信号的相位差。
第一获取单元413根据该计算出的相位差,从预设的相位与调频信号的差分序列的对应关系表格中,获取调频信号的差分序列。
此外,需要说明的是,针对特殊的FSK信号(即调制系数为0.5的整数倍的FSK信号),本地信号的位宽为1bit。这种设计方式有利于大大降低劫双相关的运算量。
本实施方式,通过查表获取调频信号对应的相位以及调频信号的差分序列r_diff(n),大大简化了运算量,有利于进一步提高频偏移量的获取速度。
由于第二实施方式与本实施方式相互对应,因此本实施方式可与第二实施方式互相配合实施。第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效,在第二实施方式中所能达到的技术效果在本实施方式中也同样可以实现,为了减少重复,这里不再赘述。相应地,本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第二实施方式中。
本领域的普通技术人员可以理解,上述各实施方式是实现本发明的具体实施例,而在实际应用中,可以在形式上和细节上对其作各种改变,而不偏离本发明的精神和范围。