CN108289012A - 基于相关特征的bit纠错通信解码方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于相关特征的BIT纠错通信解码方法，该方法是基于发送信号源端的信号编码“1”和信号编码“0”的编码波形特征进行纠错。通过对接收的串行数据进行检测，对检测到的BIT错误进行判断：属于脉冲干扰或脉冲丢失，然后分别进行BIT纠错，对完成纠错的BIT数据与源端BIT数据“1”或“0”进行相关特征度对比，当对比结果为纠错成功时，对纠错完成的数据进行解码。本发明方法可以利用现有硬件资源，不增加硬件成本的情况下，提高通信传输距离和可靠性。

Description

基于相关特征的BIT纠错通信解码方法

技术领域

本发明属于通信领域，具体的说，是指在处理器(CPU、DSP)或可编程逻辑器件(FPGA、CPLD)中，实现了基于有相关特征通讯编码中的BIT纠错通信解码方法，可以应用于绝大多数处于干扰环境中需要准确数据的通信解码的场合。

背景技术

通信设备是现代社会必不可少的组成部分，在很多领域中都使用到通信技术，例如军事、工业、电信，石油等行业中。通信数据传输过程中，由于环境中各类干扰源的存在，不可避免的会遇到数据畸变，受到其他信号干扰等情况，这将导致接收端收到的信号无法解码或解码错误。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能自动纠正传输过程中的数据异常、有效实现解码的方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于相关特征的BIT纠错通信解码方法，该方法是基于发送信号源端的信号编码“1”和信号编码“0”的编码波形特征进行纠错，具体方法为：通过对接收的串行数据进行检测，对检测到的BIT错误进行判断：是否属于脉冲干扰或脉冲丢失；然后分别对脉冲干扰或脉冲丢失进行BIT纠错，纠错完成后对数据进行相关特征度对比，当对比结果为纠错成功时，对纠错完成的数据进行解码。

本发明基于相关特征的BIT纠错通信解码方法，具体步骤如下：

1、数据预处理阶段：

首先对接收到的串行信号进行滤波，滤掉干扰噪声；同时，解码时钟频率调节模块进行解码时钟调节，调理出解码需要的时钟。

然后，将解码时钟和滤波后的串行数据都送入数据边沿检测模块，检测数据起始位、结束位并进行数据边沿同步。

2、BIT纠错阶段：

边沿同步信号与数据都送入到BIT纠错模块，BIT纠错模块首先对异常数据的错误类型进行辨识，判断数据中是否存在脉冲干扰或脉冲丢失，记录串行数据异常特征。当异常数据的错误类型为脉冲干扰时，判断此干扰脉冲为正脉冲干扰还是负脉冲干扰；如果是正脉冲干扰，则将此干扰脉冲删除，干扰脉冲所在位置的信号置为0电平；如果是负脉冲干扰，则将此干扰脉冲删除，干扰脉冲所在位置的信号置为1电平。当异常数据的错误类型为脉冲丢失时，如果丢失的脉冲是正脉冲，则将此处丢失的正脉冲补全，对应位置的信号置为1；如果丢失的是负脉冲，则将此处丢失的负脉冲补全，对应位置的信号置为0。如果BIT纠错模块进行纠错时，发现有多种错误的可能，针对每种可能的错误情况进行纠错，保存多个输出结果，发送下一个相关度计算模块处理。

3、相关度比对及解码阶段：

相关度计算模块收到BIT纠错模块发送的纠错后数据，先进行判断，如果只有一种纠错结果，则将此纠错BIT与、信号特征与之对应为“1”或“0”的源端信号，使用式1进行相关特征运算。如果相关度0.7≤E≤1，则纠错成功，如果E<0.7，则纠错失败。如果有多种纠错结果，将每种纠错结果分别进行相关特征运算，得到多个相关度值E1、E2、……En，小于0.7的相关度值抛弃，大于等于0.7、且小于等于1的相关度值保留。然后从中选择最大值，即相关度最大的纠错结果作为正确BIT，送入解码模块进行解码。

式1

其中：为纠错后BIT信号，为源端信号，n为运算点数。

E为两个信号和的相关度。

本发明相比现有技术具有以下优点：

(1)本发明通过使用相关特征BIT纠错通信解码方法，可以自动检测传输过程中的数据异常，并将受到干扰的畸变波形自动纠正，无需人工干预，提高了通信传输距离和通信可靠性。同时在进行检测纠错前，通过对滤波参数设置，滤出相关频段的干扰，可以适应多种复杂环境。

(2)本发明BIT纠错通信解码方法可以在处理器中使用C语言实现，也可以在可编程逻辑器件中使用硬件描述语言实现。使用方便灵活，不受硬件平台限制。可以方便的集成到通信系统中，不增加硬件成本。并可在本发明基础上进行二次开发。

(3)本发明方法步骤简单，能自动纠正传输过程中的数据异常、有效实现解码。

附图说明

图1为本发明基于相关特征的BIT纠错通信解码方法的整体原理框图；

图2为图1中BIT纠错模块和相关度计算模块进行纠错过程的流程图；

图3为图1中相关度计算模块详细流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

如图1所示，本方案输入串行数据（即接收端接收到的通信信号），输出信号为解码后的数据。本地时钟信号连接到解码时钟频率调节模块101，调理出解码需要的时钟。输入串行数据连接到干扰滤波模块102，进行滤波处理，将一些明显的、显而易见的干扰，毛刺信号滤除，滤波后的信号输出到下一个模块使用。解码时钟和滤波后信号连接到输入数据边沿检测模块103进行处理，输入数据边沿检测模块自动检测出上升沿和下降沿，并将串行数据边沿与上升沿，下降沿同步。BIT纠错模块104的作用是接收前一个模块输出的上升沿、下降沿、边沿同步串行数据以及解码时钟信号，对收到的串行数据进行自动BIT纠错，将纠错后的串行数据发送到相关度计算模块。相关度计算模块105对收到的自动纠错后的数据进行相关度计算，并与期望相关度值进行对比，达到期望值则纠错成功，否则纠错失败。数据解码模块106接收解码时钟和相关度计算，纠错判别后的串行数据，对数据进行解码，然后输出。

其中BIT纠错模块104和相关度计算模块105为该发明的核心，图2所示为BIT纠错模块及相关度计算模块流程图。前级处理后的串行BIT数据输入后(步骤ST301)；从串行数据中检测BIT同步信号(步骤ST302)；然后判断是否为串行BIT数据起始位(步骤ST303)；接着判断是否为此BIT数据结束位(步骤ST304)；再来判断收到的串行BIT数据波形特征与发送源端波形特征是否一致(步骤ST305)；如果一致，则认为接收到有效数据，保存此BIT数据(步骤ST306)；跳转至ST327，将此BIT数据送到解码模块进行解码。如果不一致，则对比接收到的串行BIT数据波形特征与发送源端波形特征，判断是否出现干扰脉冲(步骤ST307)；如果是，接着判断出现的干扰脉冲是正脉冲还是负脉冲(步骤ST308)；如果干扰脉冲是正脉冲，则对应正脉冲的信号置0(ST309)；如果干扰脉冲是负脉冲，则对应负脉冲的信号置1(ST310)；保存消除干扰脉冲后的BIT数据特征以备下一步使用(ST311)。如果不是脉冲干扰错误，而是脉冲丢失错误(ST312)；则先判断丢失的脉冲是正脉冲还是负脉冲(ST313)；如果丢失脉冲是正脉冲，则对应正脉冲的信号置1(ST314)；如果丢失脉冲是负脉冲，则对应负脉冲的信号置0(ST315)；保存补全丢失脉冲后的BIT数据特征以备下一步使用(ST316)。对于判断有多种错误的可能时，针对每种可能的错误情况进行纠错，保存各组纠错数据。

跳转到ST317，判断纠错后的数据是一组还是多组；如果纠错后的数据只有一组，则将纠错后数据与源端数据使用式1做相关运算，得到一个相关特征值E(ST318)；判断相关特征值是否满足0.7≤E≤1(ST319)；如果满足，说明此BIT数据纠错成功，跳转至ST325；如果不满足，说明此BIT数据纠错不成功，跳转至ST326；如果纠错后的数据是多组，则跳转至ST320，多个结果做多次相关运算，得到多个相关特征值E1、E2、……、En；接着跳转到ST321，判断E1、E2、……、En等数据是否全部小于0.7；如果全部小于0.7，则纠错后数据全部抛弃(ST322)；跳转至ST326，纠错不成功；如果纠错后数据相关特征值不是全部都小于0.7，有部分大于等于0.7或全部大于等于0.7，则抛弃相关特征值小于0.7的数据，保留相关特征值大于等于0.7的数据(ST323)；从相关特征值大于等于0.7的数据中，取出最大值，对应的BIT纠错数据保留，其余抛弃(ST324)；跳转至ST325，此BIT数据纠错成功；跳转至ST327，将此BIT数据发送到解码模块进行解码。

图3所示为相关度计算模块详细流程图。首先接收BIT纠错模块完成的纠错的BIT数据(步骤ST201)，接着判断收到的BIT纠错数据是一组还是多组(步骤ST202)；如果是一组，跳转至ST203，判断纠错后数据是BIT“1”还是“0”；如果是BIT“1”，跳转至ST204，使用源端BIT“1”波形特征与纠错后的数据波形特征做相关运算；如果是BIT“0”，跳转至ST205，使用源端BIT“0”波形特征与纠错后的数据波形特征做相关运算；然后均跳转至ST206得到相关特征值E；判断0.7≤E≤1是否成立(ST207)；不成立则纠错失败(ST208)；成立则纠错成功(ST209)。如果收到的BIT纠错数据是多组，则从ST202跳转至ST210判断其中一组纠错后数据BIT是“1”还是“0”；如果是“1”，跳转至ST211，使用源端BIT“1”波形特征与纠错后的数据波形特征做相关运算；如果是“0”，跳转至ST212，使用源端BIT“0”波形特征与纠错后的数据波形特征做相关运算；然后均跳转至ST213得到相关特征值E；再判断多组数据相关特征计算是否全部完成(ST214)；如果没有完成，则跳转至ST210计算下一组数据；如果完成，则跳转至ST215，判断多组相关特征是否全部大于等于0.7；如果不是全部大于等于0.7，则删除小于0.7的相关特征值(ST217)，并跳转至ST216；如果全部大于等于0.7，则跳转至ST216，从大于等于0.7的相关特征值中取出最大值；跳转至ST218，最大相关特征值对应的纠错后数据即为正确数据；跳转至ST209，纠错成功。

Claims (7)

1.基于相关特征的BIT纠错通信解码方法，其特征在于：所述解码方法通过对接收的串行数据进行检测，对检测到的BIT错误进行判断：是否属于脉冲干扰或脉冲丢失；然后分别对脉冲干扰或脉冲丢失进行BIT纠错，纠错完成后对数据进行相关特征度对比，当对比结果为纠错成功时，对纠错完成的数据进行解码。

2.根据权利要求1所述的解码方法，其特征在于：当检测到的BIT错误为脉冲干扰时，进行BIT纠错的具体步骤为：判断此干扰脉冲为正脉冲干扰还是负脉冲干扰；如果是正脉冲干扰，则将此干扰脉冲删除，干扰脉冲所在位置的信号置为0；如果是负脉冲干扰，则将此干扰脉冲删除，干扰脉冲所在位置的信号置为1；然后将纠错后的信号、信号特征与之对应为“1”或“0”的发送源端信号进行对比，两者一致则纠错成功，否则纠错不成功。

3.根据权利要求1所述的解码方法，其特征在于：当检测到的BIT错误为脉冲丢失时，进行BIT纠错的具体步骤为：判断丢失的脉冲为正脉冲还是负脉冲；如果丢失的脉冲是正脉冲，则将此处丢失的正脉冲补全，对应位置的信号置为1；如果丢失的是负脉冲，则将此处丢失的负脉冲补全，对应位置的信号置为0；然后将纠错后的信号、信号特征与之对应为“1”或“0”的发送源端信号进行对比，两者一致则纠错成功，否则纠错不成功。

4.根据权利要求2或3所述的解码方法，其特征在于：所述进行纠错后的信号、信号特征与之对应为“1”或“0”的发送源端信号对比的过程如下：将纠错后的信号、信号特征与之对应为“1”或“0”的发送源端信号通过以下公式计算两者之间的相关度：

；

其中，为纠错后的信号，为对应的发送源端信号，n为运算点数， E为两个信号和的相关度；

将计算得到的相关度E与期望的相关度进行比对：如果E小于期望的相关度，则纠错失败，如果E在期望的相关度值范围内，则纠错成功。

5.根据权利要求4所述的解码方法，其特征在于：所述计算得到的相关度E与期望的相关度进行比对如下：判断相关度E的值是否在0.7~1.0的范围内，如果是，则纠错成功；反之，如果E<0.7，则纠错失败。

6.根据权利要求4所述的解码方法，其特征在于：当进行BIT纠错时，判断有多种错误的可能，则针对每种可能的错误情况进行纠错，保存多组纠错后的信号，并针对各组纠错后的信号进行相关度计算，对各相关度进行比对，将判断为纠错成功的相关度进行比较，选取最大值，将其对应的纠错后的信号保留进行后续解码。

7.根据权利要求1至6任一所述的解码方法，其特征在于：在对接收的串行数据进行检测前，先对接收的数据信号进行预处理，确定接收的数据信号的相关特征，然后将其中的时钟调节为解码需要的时钟，同时对接收的串行数据进行滤波，然后将解码时钟与滤波后的串行数据进行同步。