CN111294302A - Msk调制信号的同步方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Msk调制信号的同步方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种MSK调制信号的同步方法、装置、设备及存储介质，涉及无线通讯技术领域。该方法包括：对接收到的MSK调制信号进行预处理，得到MSK调制信号中第k个符号的非同步模型信号。对第k个符号的非同步模型信号进行非线性变换，得到第k个符号的同步误差信号。对同步误差信号进行处理，得到第k个符号的定时误差，对同步误差信号进行符号定时同步。根据符号定时同步后的信号，确定第k个符号的频偏误差，对符号定时同步后的信号进行频偏校正。根据频偏校正后的信号，确定第k个符号的相偏误差，对频偏校正后的信号进行相偏校正。实现了在缺乏先验信息的情况下，对MSK调制信号进行盲同步，进而对MSK调制信号进行解调。

Description

MSK调制信号的同步方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及无线通讯技术领域，具体而言，涉及一种MSK调制信号的同步方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
最小频移键控(Minimum Shift Keying，MSK)调制信号是一种连续相位调制的信号，具有频谱使用率高、带外辐射较小、包络恒定和能量集中等特点，因此在军事和民用通信领域中都得到了广泛的应用。
现有MSK调制信号进行解调时，必须要保证信号同步，即通过载波频率同步和定时同步保证解调比特判决的正确性。
但是，当接收的信号受到干扰时，可能会产生频偏或延时，现有的MSK解调方法会使得接收到的信号与本地观测信号匹配时出现错误，导致解调失败。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种MSK调制信号的同步方法、装置、设备及存储介质，以改善当接收的信号受到干扰时，MSK调制信号与本地观测信号匹配时出现不同步的情况，导致解调失败的问题。
为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种MSK调制信号的同步方法，包括：
对接收到的MSK调制信号进行预处理，得到MSK调制信号中第k个符号的非同步模型信号，其中，k为大于或等于0的整数。对第k个符号的非同步模型信号进行非线性变换，得到第k个符号的同步误差信号。对同步误差信号进行处理，得到第k个符号的定时误差，并根据第k个符号的定时误差，对同步误差信号进行符号定时同步。根据符号定时同步后的信号，确定第k个符号的频偏误差，并根据频偏误差，对符号定时同步后的信号进行频偏校正。根据频偏校正后的信号，确定第k个符号的频偏误差，并根据相偏误差，对频偏校正后的信号进行相偏校正。
可选地，对第k个符号的非同步模型信号进行非线性变换，得到第k个符号的同步误差信号，包括：
对第k个符号的非同步模型信号进行非线性平方变换，得到变换后的非同步模型信号。对变换后的非同步模型信号进行降采样处理，得到采样后的非同步模型信号。去掉采样后的非同步模型信号中的零均值项，并进行平方处理，得到采样后的非同步模型信号的平方。根据采样后的非同步模型信号的平方、以及预设的信号调制参数，得到第k个符号的同步误差信号。
可选地，k个符号的非同步模型信号包括：至少一个分量的非同步模型信号。
相应的，对所述第k个符号的非同步模型信号进行非线性变换，得到所述第k个符号的同步误差信号，包括：对每个分量的非同步模型信号进行非线性变换，得到每个分量的同步误差信号。
相应的，对同步误差信号进行处理，得到第k个符号的定时误差，并根据第k个符号的定时误差，对同步误差信号进行符号定时同步，包括：采用多级滤波处理，依次对每个分量的同步误差信号进行滤波处理，确定每个分量的绝对值。根据至少一个分量的绝对值，确定第k个符号的定时误差，并根据MSK调制信号的定时误差，对每个分量的同步误差信号进行符号定时同步。
可选地，根据至少一个分量的绝对值，确定第k个符号的定时误差，包括：根据至少一个分量的绝对值中最大绝对值对应的时刻，确定第k个符号的定时误差。
可选地，采用多级滤波处理，依次对每个分量的同步误差信号进行滤波处理，确定每个分量的绝对值，包括：对每个分量的同步误差信号进行第一级滤波处理，并对第一级滤波处理后的信号的绝对值进行第二级滤波处理。根据第一级滤波处理后的同步误差信号的元素的绝对值，确定每个分量的绝对值。
可选地，对接收到的MSK调制信号进行预处理，得到MSK调制信号中第k个符号的非同步模型信号，包括：
将MSK调制信号进行模数转换ADC采样，得到MSK调制信号的复包络。将MSK调制信号的复包络，进行数字下变频和低通滤波，得到第k个符号的MSK调制信号。根据预设的定时误差表达式、频偏误差表达式以及相偏误差表达式，以及第k个符号的MSK调制信号，得到第k个符号的非同步模型信号。
可选地，根据符号定时同步后的信号，确定第k个符号的频偏误差，包括：根据符号同时同步后的信号的差分相位，确定第k个符号的频偏误差。
可选地，根据频偏校正后的信号，确定第k个符号的相偏误差，包括：根据频偏校正后的信号，采用预设的平方变换算法，确定第k个符号的相偏误差。
第二方面，本发明实施例还提供了一种MSK调制信号的同步装置，包括：预处理模块，用于对接收到的MSK调制信号进行预处理，得到MSK调制信号中第k个符号的非同步模型信号，其中，k为大于或等于0的整数。非线性变换模块，用于对第k个符号的非同步模型信号进行非线性变换，得到第k个符号的同步误差信号。处理模块，用于对同步误差信号进行处理，得到第k个符号的定时误差，并根据第k个符号的定时误差，对同步误差信号进行符号定时同步。确定模块，用于根据符号定时同步后的信号，确定第k个符号的频偏误差，并根据频偏误差，对符号定时同步后的信号进行频偏校正。确定模块，还用于根据频偏校正后的信号，确定第k个符号的相偏误差，并根据相偏误差，对频偏校正后的信号进行相偏校正。
可选地，非线性变换模块，具体用于：对第k个符号的非同步模型信号进行非线性平方变换，得到变换后的非同步模型信号。对变换后的非同步模型信号进行降采样处理，得到采样后的非同步模型信号。去掉采样后的非同步模型信号中的零均值项，并进行平方处理，得到采样后的非同步模型信号的平方。根据采样后的非同步模型信号的平方、以及预设的信号调制参数，得到第k个符号的同步误差信号。
可选地，k个符号的非同步模型信号包括：至少一个分量的非同步模型信号。
相应的，非线性变换模块，具体用于对每个分量的非同步模型信号进行非线性变换，得到每个分量的同步误差信号。
相应的，处理模块，具体用于采用多级滤波处理，依次对每个分量的同步误差信号进行滤波处理，确定每个分量的绝对值。根据至少一个分量的绝对值，确定第k个符号的定时误差，并根据MSK调制信号的定时误差，对每个分量的同步误差信号进行符号定时同步。
可选地，确定模块，具体用于根据至少一个分量的绝对值中最大绝对值对应的时刻，确定第k个符号的定时误差。
可选地，确定模块，具体用于对每个分量的同步误差信号进行第一级滤波处理，并对第一级滤波处理后的信号的绝对值进行第二级滤波处理。根据第一级滤波处理后的同步误差信号的元素的绝对值，确定每个分量的绝对值。
可选地，预处理模块，具体用于将MSK调制信号进行模数转换ADC采样，得到MSK调制信号的复包络。将MSK调制信号的复包络，进行数字下变频和低通滤波，得到第k个符号的MSK调制信号。根据预设的定时误差表达式、频偏误差表达式以及相偏误差表达式，以及第k个符号的MSK调制信号，得到第k个符号的非同步模型信号。
可选地，确定模块，具体用于根据符号同时同步后的信号的差分相位，确定第k个符号的频偏误差。
可选地，确定模块，具体用于根据频偏校正后的信号，采用预设的平方变换算法，确定第k个符号的相偏误差。
第三方面，本发明实施例提供一种MSK调制信号的同步设备，包括：处理器、存储介质和总线，存储介质存储有处理器可执行的机器可读指令，当MSK调制信号的同步设备运行时，处理器与存储介质之间通过总线通信，处理器执行机器可读指令，以执行上述第一方面任一方法的步骤。
第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面任一方法的步骤。
本发明的有益效果是：通过对接收到的MSK调制信号进行预处理，得到第k个符号的非同步模型信号，然后对该模型进行非线性变换，得到第k个符号的同步误差信号。然后再对同步误差信号进行处理，进行符号定时同步，对符号定时同步后的信号，进行频偏校正，最后，对频偏校正后的信号进行相偏校正，得到同步的MSK调制信号。实现了在缺乏先验信息的情况下，对MSK调制信号进行盲同步，进而对MSK调制信号进行解调。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请一实施例提供的MSK调制信号的同步方法流程示意图；
图2为本申请另一实施例提供的MSK调制信号的同步方法流程示意图；
图3为本申请一实施例提供的MSK调制信号的同步方法中对非同步模型信号进行非线性变换的系统示意图；
图4为本申请一实施例提供的MSK调制信号的同步方法中对同步误差信号进行符号定时同步的系统示意图；
图5为本申请另一实施例提供的MSK调制信号的同步方法流程示意图；
图6为本申请另一实施例提供的MSK调制信号的同步方法流程示意图；
图7为本申请一实施例提供的MSK调制信号的同步方法中符号同步定时误差的估计值分布图；
图8为本申请另一实施例提供的MSK调制信号的同步方法流程示意图；
图9为本申请一实施例提供的MSK调制信号的同步方法中对MSK调制信号进行预处理的系统示意图；
图10为本申请一实施例提供的MSK调制信号的同步装置结构示意图；
图11为本申请一实施例提供的MSK调制信号的同步设备结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
图1为本申请一实施例提供的MSK调制信号的同步方法流程示意图。其中，本申请中提供的方法的执行主体可以是具备信号处理能力的设备，例如，交换机、调制解调器、解调电路等，在此不做限制。
如图1所示，MSK调制信号的同步方法包括：
S110、对接收到的MSK调制信号进行预处理，得到MSK调制信号中第k个符号的非同步模型信号。
其中，k为大于或等于0的整数。
一些实施方式中，可以数字中频接收机对接收到的MSK调制信号进行预处理，得到包括的符号定时误差、频偏误差、相位误差的MSK调制信号的非同步模型zk,。
S120、对第k个符号的非同步模型信号进行非线性变换，得到第k个符号的同步误差信号。
一些实施方式中，对第k个符号的非同步模型信号进行非线性变换，可以消除掉杂项，由于高斯白噪声nk,是已知的，所以对于计算第k个符号的同步误差时，经过非线性变换后，并去掉不存在误差的项后，第k个符号的同步误差信号可以通过公式1表示：
Figure BDA0002380724240000101
其中，εi＝i/N-ε，θi＝ΔωTi/N+θo。
S130、对同步误差信号进行处理，得到第k个符号的定时误差，并根据第k个符号的定时误差，对同步误差信号进行符号定时同步。
一些实施方式中，可以通过定时估计器的前馈结构对符号定时误差进行同步，得到符号定时同步后的信号，此时符号定时同步后的信号中，仅包括频偏误差和相偏误差。
S140、根据符号定时同步后的信号，确定第k个符号的频偏误差，并根据频偏误差，对符号定时同步后的信号进行频偏校正。
一些实施方式中，符号定时同步后的信号进行频偏校正后，得到频偏校正后的信号，该信号中仅包括相偏误差。
S150、根据频偏校正后的信号，确定第k个符号的相偏误差，并根据相偏误差，对频偏校正后的信号进行相偏校正。
一些实施方式中，符号定时同步后的信号进行相偏校正后，得到校正后的信号，该信号与解调信号同步，可以通过解调信号进行解调，得到目标信息。
本发明的有益效果是：通过对接收到的MSK调制信号进行预处理，得到第k个符号的非同步模型信号，然后对该模型进行非线性变换，得到第k个符号的同步误差信号。然后再对同步误差信号进行处理，进行符号定时同步，对符号定时同步后的信号，进行频偏校正，最后，对频偏校正后的信号进行相偏校正，得到同步的MSK调制信号。实现了在缺乏先验信息的情况下，对MSK调制信号进行盲同步，进而对MSK调制信号进行解调。
图2为本申请另一实施例提供的MSK调制信号的同步方法流程示意图，图3为本申请一实施例提供的MSK调制信号的同步方法中对非同步模型信号进行非线性变换的系统示意图。
可选地，如图2所示，对第k个符号的非同步模型信号进行非线性变换，得到第k个符号的同步误差信号，包括：
S121、对第k个符号的非同步模型信号进行非线性平方变换，得到变换后的非同步模型信号。
一种可能的实施方式中，可以通过D对非同步模型信号进行非线性平方变换，其中D表示数字延迟器，对信号样本序列的节拍序号进行变换。例如信号经过一个延迟器则样本序列号延迟一拍。参考图3，输入信号z(n)和i，经过D后，输出z(n-1)。
其中i表示信号样本的序号值。此处，i＝1。故在处理时，延迟一拍。
S122、对变换后的非同步模型信号进行降采样处理，得到采样后的非同步模型信号。
其中，参考图3，对S121中输出的z(n-1)通过“↓N”降采样处理，得到采样后的非同步模型信号zi(k)。其中，“↓N”表示对信号序列进行降采样处理。
S123、去掉采样后的非同步模型信号中的零均值项，并进行平方处理，得到采样后的非同步模型信号的平方。
参考图3，将S122中得到zi(k)以及r(k)＝(-1)k输入“()2”，其中“()2”表示平方变换处理，将输入信号进行二次方计算后直接输出，例如可将zi(k)变为
Figure BDA0002380724240000131
其中，非同步模型信号的平方
Figure BDA0002380724240000132
可以通过公式2表示：
Figure BDA0002380724240000133
S124、根据采样后的非同步模型信号的平方、以及预设的信号调制参数，得到第k个符号的同步误差信号。
一种可能的实施方式中，可得到公式三所示出的第k个符号的同步误差信号。其中，乘法器的示例为图3中最右边的图形(圆圈中间一个X)。
在本实施例中，通过对非同步模型信号进行的非线性变换，可以得到第k个符号的同步误差信号，用于确定MSK调制信号的定时误差，通过非线性变换可以更有效的剔除无用项，简化第k个符号的同步误差信号，能够更加准确的确定MSK调制信号的定时误差。
图4为本申请一实施例提供的MSK调制信号的同步方法中对同步误差信号进行符号定时同步的系统示意图。
可选地，第k个符号的非同步模型信号包括：至少一个分量的非同步模型信号。
需要说明的是，各分量用于表示时间离散信号的分量，各分量的分析有利于提取出更细节的信号定时特征。
相应的，对第k个符号的非同步模型信号进行非线性变换，得到k个符号的同步误差信号，包括：
对每个分量的非同步模型信号进行非线性变换，得到每个分量的同步误差信号。
一些实施方式中，如图4所示，可以使用T表示S121至S124步骤中的方法，表示对输入信号z(n)和i进行非线性变换，得到第k个符号的同步误差信号。
图5为本申请另一实施例提供的MSK调制信号的同步方法流程示意图。
相应的，如图5所示，对同步误差信号进行处理，得到第k个符号的定时误差，并根据第k个符号的定时误差，对同步误差信号进行符号定时同步，包括：
S131、采用多级滤波处理，依次对每个分量的同步误差信号进行滤波处理，确定每个分量的绝对值。
其中，在实际处理中，可以通过滤波器进行滤波处理，滤波器类型可以选用滑动平均滤波器(MA)，但不以此为限。
图6为本申请另一实施例提供的MSK调制信号的同步方法流程示意图。
可选地，如图6所示，采用多级滤波处理，依次对每个分量的同步误差信号进行滤波处理，确定每个分量的绝对值，包括：
S1311、对每个分量的同步误差信号进行第一级滤波处理，并对第一级滤波处理后的信号的绝对值进行第二级滤波处理。
一些实施方式中，如图4所示，设经过非线性变换后的输出为ei＝[ei(0),…ei(K-1)]T，其中T表示转置矩阵。其中，K表示数据长度，对N个分量均进行变换后，可以通过矩阵E＝[e0,…,eN-1]表示变换后的结果，然后将E中的元素分别输入第一级滤波器LPF1进行滤波处理，LPF1表示第一级低通滤波器，其作用是去除噪声，例如可将基带信号带宽外面的背景噪声消除。其中，LPF1的系数可以为c1，长度可以为L1，设滤波器的输出为yi(k)对于LPF1，在滑窗内符号ak是均匀分布的，且Δf＜＜R，则yi(k)可由下面的公式3表示：
Figure BDA0002380724240000161
对E中每个元素进行处理，得到第一级滤波处理后的信号Y＝[y0,…,yN-1]。
再将Y中的各元素计算绝对值后，输入第二级滤波器LPF2中进行滤波处理，其中，LPF2表示第一级低通滤波器，其作用是去除噪声，例如可将基带信号带宽外面的背景噪声消除。LPF2的系数可以为c2，长度可以为L2，得到第二级滤波处理后的信号，即估计矩阵向量为
Figure BDA0002380724240000162
需要说明的是，如图4所示的系统中，包含了N个以符号速率R计算的相同处理分量，第i分量中转换块的输入延迟为i，且0≤i≤N。第一级滤波器组可获取符号定时误差，第二级滤波器组在求出绝对值后可估计得到
Figure BDA0002380724240000163
在滤除各分支的零均值项后其期望xi(k)＝E{|yi(k)|}。
例如，可以设信号的采样率为200MHz，中频频率为60MHz，信号观测长度为320个采样点，归一化频偏ΔfT，第一级滤波器组的窗长度为L1的范围区间是[23,25]，第二级滤波器组的窗长度为L2＝27，信噪比Eb/N0设为6dB。
图7为本申请一实施例提供的MSK调制信号的同步方法中符号同步定时误差的估计值分布图。
其中，在不同L1和ΔfT取值情况下对符号同步定时误差的估计值分布图7所示。其中，横轴
Figure BDA0002380724240000171
表示符号同步滤波器输出值。
从图7中可以看出，当L的值越大，即滤波器窗长越长时，估计精度也越高，但会导致计算量增大且收敛速度变慢，因此实际处理中需要根据实际情况选取的滤波器窗长，在此不做限制。
S1312、根据第一级滤波处理后的同步误差信号的元素的绝对值，确定每个分量的绝对值。
一些实施方式中，将Y中的各元素计算绝对值后，作为每个分量对应的绝对值。
S132、根据至少一个分量的绝对值，确定第k个符号的定时误差，并根据MSK调制信号的定时误差，对每个分量的同步误差信号进行符号定时同步。
可选地，根据至少一个分量的绝对值，确定MSK调制信号的定时误差，包括：
根据至少一个分量的绝对值中最大绝对值对应的时刻，确定第k个符号的定时误差。
其中，在定时误差的同步过程中，需要对上述的算法进行评估，以确定同步精度能够达到要求。例如，可以使用且修正的克拉美罗界(MCRB)对估计的定时误差进行评估。一些实施方式中，可以使用估计的定时误差的均方误差(MSE)的下界进行评估。但不以此为限。
图8为本申请另一实施例提供的MSK调制信号的同步方法流程示意图，图9为本申请一实施例提供的MSK调制信号的同步方法中对MSK调制信号进行预处理的系统示意图。
可选地，如图8所示，对接收到的MSK调制信号进行预处理，得到MSK调制信号中第k个符号的非同步模型信号，包括：
S111、将MSK调制信号进行模数转换ADC采样，得到MSK调制信号的复包络。
一些实施方式中，参考图9，可以使用模数转换器(Analog-to-DigitalConverter，ADC)，进行ADC采样，得到MSK调制信号的复包络，例如，设输入信号
Figure BDA0002380724240000191
中心频率为fs，信号的符号速率R＝1/T，fs设为R的N倍，此处T代表符号周期。对于数字中频接收机，可设置f1F＝fs/4，且fs＝8R。从发射端原始传送的MSK调制信号z～k,i的复包络可通过公式4表示：
Figure BDA0002380724240000192
其中k用以指示第k个符号，i表示第k个符号长度周期的非整数部分，且0≤i≤N。
S112、将MSK调制信号的复包络，进行数字下变频和低通滤波，得到第k个符号的MSK调制信号。
一些实施方式中，对公式4表示的信号进行数字下变频和低通滤波，即可得到包括高斯白噪声nk,i和基带信号sk,i的MSK调制信号的第k个符号的MSK调制信号，即第k个符号的非同步模型zk,i，非同步模型zk,i的表达式可通过公式5表示：
zk,i＝sk,i+nk,i (公式5)
S113、根据预设的定时误差表达式、频偏误差表达式以及相偏误差表达式，以及第k个符号的MSK调制信号，得到第k个符号的非同步模型信号。
一些实施方式中，由于信号的发射机和数字中频接收机的本振器件的频率无法做到完全一致，因此接收到的基带信号sk,i存在Δω的频率偏移，同时，由于传播路径和本振稳定性的原因，使得基带信号sk,i还存在相位偏移θo。此外，符号定时误差可用ε表示，ε在一个区间范围内，例如，一般情况下ε的取值范围可以是[-0.5,0.5]。基于上述的偏移和误差，在公式一的基础上，非同步模型zk,i的表达式可通过公式6表示：
Figure BDA0002380724240000201
其中
Figure BDA0002380724240000202
表示调制序列ak的奇数位比特；bk表示调制的符号的正负控制变量，bk＝xnor(a2[k/2],a2[k/2]-1)，可通过调制序列ak的奇数位比特和偶数位比特运算得出。T为MSK调制信号的周期，MSK信号的调制角频率可定义为ω＝π/2T。N表示采样信号的样本数量。
可选地，根据符号定时同步后的信号，确定第k个符号的频偏误差，包括：
根据符号同时同步后的信号的差分相位，确定第k个符号的频偏误差。
一些实施方式中，在以上方法中，根据将符号同时同步后，可得到包含频偏误差和相位误差的同步误差，通过公式7来表示：
Figure BDA0002380724240000214
其中，频偏误差可以公式7的差分相位得到，通过公式8来表示：
Figure BDA0002380724240000211
在将频率同步，校正频偏误差后，可以通过公式9来表示校正后的信号：
Figure BDA0002380724240000212
可选地，根据频偏校正后的信号，确定第k个符号的相偏误差，包括：
根据频偏校正后的信号，采用预设的平方变换算法，确定第k个符号的相偏误差。
其中，在频偏误差校正后，公式9中还存在相偏误差和残余的频偏分量，残余的频偏分量可以通过公式10来表示：
Figure BDA0002380724240000213
相偏误差则可以预设的平方变换算法确定，其中，平方变换算法就是把一个输入变量进行平方计算，然后直接获取计算结果。例如，得到的相偏误差可以通过公式11来表示：
Figure BDA0002380724240000221
在校正相偏误差和清除残余的频偏分量后，即可得到同步后的信号。其表达式为：
Figure BDA0002380724240000222
其中，j表示数学中的虚数单位，e表示自然指数函数。
图10为本申请一实施例提供的MSK调制信号的同步装置结构示意图。
如图10所示，MSK调制信号的同步装置，包括：
预处理模块210，用于对接收到的MSK调制信号进行预处理，得到MSK调制信号中第k个符号的非同步模型信号，其中，k为大于或等于0的整数。非线性变换模块220，用于对第k个符号的非同步模型信号进行非线性变换，得到第k个符号的同步误差信号。处理模块230，用于对同步误差信号进行处理，得到第k个符号的定时误差，并根据第k个符号的定时误差，对同步误差信号进行符号定时同步。确定模块240，用于根据符号定时同步后的信号，确定第k个符号的频偏误差，并根据频偏误差，对符号定时同步后的信号进行频偏校正。确定模块240，还用于根据频偏校正后的信号，确定第k个符号的相偏误差，并根据相偏误差，对频偏校正后的信号进行相偏校正。
可选地，非线性变换模块220，具体用于：对第k个符号的非同步模型信号进行非线性平方变换，得到变换后的非同步模型信号。对变换后的非同步模型信号进行降采样处理，得到采样后的非同步模型信号。去掉采样后的非同步模型信号中的零均值项，并进行平方处理，得到采样后的非同步模型信号的平方。根据采样后的非同步模型信号的平方、以及预设的信号调制参数，得到第k个符号的同步误差信号。
可选地，k个符号的非同步模型信号包括：至少一个分量的非同步模型信号。
相应的，非线性变换模块220，具体用于对每个分量的非同步模型信号进行非线性变换，得到每个分量的同步误差信号。
相应的，处理模块230，具体用于采用多级滤波处理，依次对每个分量的同步误差信号进行滤波处理，确定每个分量的绝对值。根据至少一个分量的绝对值，确定第k个符号的定时误差，并根据MSK调制信号的定时误差，对每个分量的同步误差信号进行符号定时同步。
可选地，确定模块240，具体用于根据至少一个分量的绝对值中最大绝对值对应的时刻，确定第k个符号的定时误差。
可选地，确定模块240，具体用于对每个分量的同步误差信号进行第一级滤波处理，并对第一级滤波处理后的信号的绝对值进行第二级滤波处理。根据第一级滤波处理后的同步误差信号的元素的绝对值，确定每个分量的绝对值。
可选地，预处理模块210，具体用于将MSK调制信号进行模数转换ADC采样，得到MSK调制信号的复包络。将MSK调制信号的复包络，进行数字下变频和低通滤波，得到第k个符号的MSK调制信号。根据预设的定时误差表达式、频偏误差表达式以及相偏误差表达式，以及第k个符号的MSK调制信号，得到第k个符号的非同步模型信号。
可选地，确定模块240，具体用于根据符号同时同步后的信号的差分相位，确定第k个符号的频偏误差。
可选地，确定模块240，具体用于根据频偏校正后的信号，采用预设的平方变换算法，确定第k个符号的相偏误差。
上述装置用于执行前述实施例提供的方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(digital singnal processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。
图11为本申请一实施例提供的MSK调制信号的同步设备结构示意图。
如图11所示，该MSK调制信号的同步设备包括：处理器301、存储介质302和总线303，其中：
MSK调制信号的同步设备可以包括一个或多个处理器301、总线303和存储介质302，其中，存储介质302用于存储程序，处理器301通过总线303与存储介质302通信连接，处理器301调用存储介质302存储的程序，以执行上述方法实施例。
MSK调制信号的同步设备可以是通用计算机、服务器或移动终端等，在此不做限制。MSK调制信号的同步设备用于实现本申请的上述方法实施例。
需要说明的是，处理器301可以包括一个或多个处理核(例如，单核处理器或多核处理器)。仅作为举例，处理器可以包括中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、专用指令集处理器(Application Specific Instruction-set Processor，ASIP)、图形处理单元(GraphicsProcessing Unit，GPU)、物理处理单元(Physics Processing Unit，PPU)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，PLD)、控制器、微控制器单元、简化指令集计算机(Reduced Instruction Set Computing，RISC)、或微处理器等，或其任意组合。
存储介质302可以包括：包括大容量存储器、可移动存储器、易失性读写存储器、或只读存储器(Read-Only Memory，ROM)等，或其任意组合。作为举例，大容量存储器可以包括磁盘、光盘、固态驱动器等；可移动存储器可包括闪存驱动器、软盘、光盘、存储卡、zip磁盘、磁带等；易失性读写存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)；RAM可以包括动态RAM(Dynamic Random Access Memory，DRAM)，双倍数据速率同步动态RAM(Double Date-Rate Synchronous RAM，DDR SDRAM)；静态RAM(Static Random-AccessMemory，SRAM)，晶闸管RAM(Thyristor-Based Random Access Memory，T-RAM)和零电容器RAM(Zero-RAM)等。作为举例，ROM可以包括掩模ROM(Mask Read-Only Memory，MROM)、可编程ROM(Programmable Read-Only Memory，PROM)、可擦除可编程ROM(ProgrammableErasable Read-only Memory，PEROM)、电可擦除可编程ROM(Electrically ErasableProgrammable read only memory，EEPROM)、光盘ROM(CD-ROM)、以及数字通用磁盘ROM等。
为了便于说明，在MSK调制信号的同步设备中仅描述了一个处理器301。然而，应当注意，本申请中的MSK调制信号的同步设备还可以包括多个处理器301，因此本申请中描述的一个处理器执行的步骤也可以由多个处理器联合执行或单独执行。例如，若MSK调制信号的同步设备的处理器301执行步骤A和步骤B，则应该理解，步骤A和步骤B也可以由两个不同的处理器共同执行或者在一个处理器中单独执行。例如，第一处理器执行步骤A，第二处理器执行步骤B，或者第一处理器和第二处理器共同执行步骤A和B。
可选地，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行如上述方法的步骤。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文：processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (11)

1.一种最小频移键控MSK调制信号的同步方法，其特征在于，包括：
对接收到的MSK调制信号进行预处理，得到所述MSK调制信号中第k个符号的非同步模型信号，其中，k为大于或等于0的整数；
对所述第k个符号的非同步模型信号进行非线性变换，得到所述第k个符号的同步误差信号；
对所述同步误差信号进行处理，得到所述第k个符号的定时误差，并根据所述第k个符号的定时误差，对所述同步误差信号进行符号定时同步；
根据所述符号定时同步后的信号，确定所述第k个符号的频偏误差，并根据所述频偏误差，对所述符号定时同步后的信号进行频偏校正；
根据所述频偏校正后的信号，确定所述第k个符号的相偏误差，并根据所述相偏误差，对所述频偏校正后的信号进行相偏校正。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述第k个符号的非同步模型信号进行非线性变换，得到所述第k个符号的同步误差信号，包括：
对所述第k个符号的非同步模型信号进行非线性平方变换，得到变换后的非同步模型信号；
对所述变换后的非同步模型信号进行降采样处理，得到采样后的非同步模型信号；
去掉所述采样后的非同步模型信号中的零均值项，并进行平方处理，得到所述采样后的非同步模型信号的平方；
根据所述采样后的非同步模型信号的平方、以及预设的信号调制参数，得到所述第k个符号的同步误差信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述k个符号的非同步模型信号包括：至少一个分量的非同步模型信号；
所述对所述第k个符号的非同步模型信号进行非线性变换，得到所述第k个符号的同步误差信号，包括：
对每个分量的非同步模型信号进行非线性变换，得到每个分量的同步误差信号；
所述对所述同步误差信号进行处理，得到所述第k个符号的定时误差，并根据所述第k个符号的定时误差，对所述同步误差信号进行符号定时同步，包括：
采用多级滤波处理，依次对所述每个分量的同步误差信号进行滤波处理，确定所述每个分量的绝对值；
根据所述至少一个分量的绝对值，确定所述第k个符号的定时误差，并根据所述MSK调制信号的定时误差，对所述每个分量的同步误差信号进行符号定时同步。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述至少一个分量的绝对值，确定所述第k个符号的定时误差，包括：
根据所述至少一个分量的绝对值中最大绝对值对应的时刻，确定所述第k个符号的定时误差。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述采用多级滤波处理，依次对所述每个分量的同步误差信号进行滤波处理，确定所述每个分量的绝对值，包括：
对所述每个分量的同步误差信号进行第一级滤波处理，并对所述第一级滤波处理后的信号的绝对值进行第二级滤波处理；
根据所述第一级滤波处理后的同步误差信号的元素的绝对值，确定所述每个分量的绝对值。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对接收到的MSK调制信号进行预处理，得到所述MSK调制信号中第k个符号的非同步模型信号，包括：
将所述MSK调制信号进行模数转换ADC采样，得到所述MSK调制信号的复包络；
将所述MSK调制信号的复包络，进行数字下变频和低通滤波，得到所述第k个符号的MSK调制信号；
根据预设的定时误差表达式、频偏误差表达式以及相偏误差表达式，以及所述第k个符号的MSK调制信号，得到所述第k个符号的非同步模型信号。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述符号定时同步后的信号，确定所述第k个符号的频偏误差，包括：
根据所述符号同时同步后的信号的差分相位，确定所述第k个符号的频偏误差。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述频偏校正后的信号，确定所述第k个符号的相偏误差，包括：
根据所述频偏校正后的信号，采用预设的平方变换算法，确定所述第k个符号的相偏误差。
9.一种MSK调制信号的同步装置，其特征在于，包括：
预处理模块，用于对接收到的MSK调制信号进行预处理，得到所述MSK调制信号中第k个符号的非同步模型信号，其中，k为大于或等于0的整数；
非线性变换模块，用于对所述第k个符号的非同步模型信号进行非线性变换，得到所述第k个符号的同步误差信号；
处理模块，用于对所述同步误差信号进行处理，得到所述第k个符号的定时误差，并根据所述第k个符号的定时误差，对所述同步误差信号进行符号定时同步；
确定模块，用于根据所述符号定时同步后的信号，确定所述第k个符号的频偏误差，并根据所述频偏误差，对所述符号定时同步后的信号进行频偏校正；
所述确定模块，还用于根据所述频偏校正后的信号，确定所述第k个符号的相偏误差，并根据所述相偏误差，对所述频偏校正后的信号进行相偏校正。
10.一种MSK调制信号的同步设备，其特征在于，包括：处理器、存储介质和总线，所述存储介质存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述MSK调制信号的同步设备运行时，所述处理器与所述存储介质之间通过所述总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如权利要求1-8任一项所述的MSK调制信号的同步方法的步骤。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1-8任一项所述的MSK调制信号的同步方法的步骤。
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