CN112054980A - 基于msk调制的解调方法、装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于MSK调制的解调方法、装置及电子设备，该方法包括：对接收到的信号进行AD采样，获得原始信号，其中，所述接收到的信号包括对数据帧进行所述MSK调制得到的调制信号；将所述原始信号作为预先构造的滤波器的输入信号，进行匹配滤波，获得输出信号；查找所述输出信号中的满足预设条件的峰值；从查找到的所述峰值对应的时刻开始，对所述原始信号进行解调，获得所述数据帧中的帧内容。

Description

基于MSK调制的解调方法、装置及电子设备

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，更具体地，涉及一种基于MSK调制的解调方法、装置及电子设备。

背景技术

随着我国应急广播体系的发展，在中波调幅广播中将采用在音频基带信号中插入数字调制信号的方式来实现应急广播信令的传输，该调制方式采用最小频移键控(MinimumShift Keying，MSK)调制，以帧为单位猝发方式进行发送，每帧中包含PN序列的帧头以及经过FEC编码的数据内容，因为是在正常的播音中插入应急广播信令，为了不影响播出，要求信令时长越短越好。应急广播发送端一般都是布置在户外，且中波的特点是覆盖范围广，容易受到噪声干扰，导致接收到的信号质量好坏不一，所以接收端的解调方案就要满足抗噪声能力强、可靠、解调性能好等方面的要求。

发明内容

本发明实施例的一个目的是提供一种基于MSK调制的解调方法的新的技术方案。

根据本发明的第一方面，提供一种基于MSK调制的解调方法，其包括：

对接收到的信号进行AD采样，获得原始信号，其中，所述接收到的信号包括对数据帧进行所述MSK调制得到的调制信号；

将所述原始信号作为预先构造的滤波器的输入信号，进行匹配滤波，获得输出信号；

查找所述输出信号中的满足预设条件的峰值；

从查找到的所述峰值对应的时刻开始，对所述原始信号进行解调，获得所述数据帧中的帧内容。

可选地，所述方法在将所述原始信号作为预先构造的滤波器的输入信号，进行匹配滤波之前，还包括构造所述滤波器的步骤；

所述构造所述滤波器的步骤，包括：

获取通过MSK调制公式计算出的所述数据帧的帧头的调制信号波形；

基于预设的采样率，对所述调制信号波形进行采样，获得离散信号；

将所述离散信号头尾颠倒，获得所述滤波器的滤波系数；

根据所述滤波系数，构造所述滤波器，其中，所述滤波器被构造为将输入信号与所述滤波系数相乘并求和，获得输出信号。

可选地，所述查找所述输出信号的满足预设条件的峰值的步骤，包括：

基于预设的分段大小，对所述输出信号进行分段，获得至少一段所述输出信号，其中，每一段所述输出信号中包括多个输出值；

获取当前段中包括的输出值的最大绝对值；

获取所述当前段的门限值；

比较所述当前段的所述最大绝对值是否大于所述门限值；

在所述当前段的所述最大绝对值大于所述门限值的情况下，判断所述最大绝对值对应的输出值是否为所述当前段在时序上的最后一个输出值；

在所述最大绝对值对应的输出值不为所述当前段在时序上的最后一个输出值的情况下，确定所述最大绝对值为查找到的所述输出信号中的满足预设条件的峰值。

可选地，所述获取所述当前段的门限值的步骤，包括：

获取所述当前段中包括的各输出值的绝对值之和的平均值；

根据所述平均值和预设常数，获得所述当前段的门限值。

可选地，所述方法还包括：

在所述当前段的所述最大绝对值小于或者等于所述门限值的情况下，设置下一段为所述当前段。

可选地，所述方法还包括：

在所述最大绝对值对应的输出值为所述当前段在时序上的最后一个输出值的情况下，设置下一段为所述当前段。

可选地，所述从查找到的所述峰值对应的时刻开始，对所述原始信号进行解调，获得所述数据帧中的帧内容的步骤，包括：

从所述原始信号中提取以查找到的所述峰值对应的时刻为起始点的后段部分，作为有效信号；

对所述有效信号进行解调，获得所述数据帧中的帧内容。

可选地，所述对所述有效信号进行解调，获得所述数据帧中的帧内容的步骤，包括：

获取预先构建的查找表；

根据所述预先构建的查找表，获取同相分量和正交分量；

根据所述有效信号、所述同相分量和所述正交分量，获取所述数据帧中的帧内容。

可选地，所述根据所述有效信号、所述同相分量和所述正交分量，获取所述数据帧中的帧内容的步骤，包括：

根据所述有效信号和所述同相分量，获得第一符号数据，以及，根据所述有效信号和所述正交分量，获得第二符号数据；

在特定区间内对所述第一符号数据进行求和，获得第一结果数据，以及，在所述特定区间内对所述第二符号数据进行求和，获得第二结果数据；

根据所述第一结果数据和所述第二结果数据，获取解码数据；

对所述解码数据进行二值判决，恢复出所述数据帧中的帧内容。

根据本发明的第二方面，还提供一种基于MSK调制的解调装置，其包括：

采样模块，用于对接收到的信号进行AD采样，获得原始信号，其中，所述接收到的信号包括对数据帧进行所述MSK调制得到的调制信号；

滤波模块，用于将所述原始信号作为预先构造的滤波器的输入信号，进行匹配滤波，获得输出信号；

判决模块，用于查找所述输出信号中的满足预设条件的峰值；

解调模块，用于从查找到的所述峰值对应的时刻开始，对所述原始信号进行解调，获得所述数据帧中的帧内容。

根据本发明的第三方面，还提供一种电子设备，其包括本发明第二方面所述的基于MSK调制的解调装置；或者，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储可执行的指令；所述处理器用于根据所述指令的控制进行操作以执行如本发明第一方面中所述的方法。

本发明的一个有益效果在于，根据本实施例的方法、装置和电子设备，其通过对接收到的原始信号进行匹配滤波和寻峰定位，以完成帧同步和位同步，并在进行匹配滤波获得的输出信号中查找满足预设条件的峰值，以从峰值对应的时刻开始，对原始信号进行解调，获得数据帧的帧内容，这相当于避开了常规的载波恢复，使得整个解调方法简单紧凑，满足了时长苛刻的要求，相当于用“非相干”的方法进行相干解调，且达到相干解调的性能和效果，具有极好的抗噪声性能。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是根据本发明实施例的调制解调系统的硬件结构示意图；

图2是根据本发明实施例的基于MSK调制的解调方法的流程示意图；

图3是根据本发明另一实施例的基于MSK调制的解调方法的流程示意图；

图4是根据本发明一个例子的基于MSK调制的解调方法的流程示意图；

图5是根据本发明实施例的基于MSK调制的解调装置的原理框图；

图6是根据本发明另一例子的基于MSK调制的解调方法的流程示意图；

图7是根据本发明另一实施例的基于MSK调制的解调装置的原理框图；

图8是根据本发明实施例的电子设备的原理框图；

图9是根据本发明实施例的电子设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数学表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

<硬件配置>

图1是根据本发明实施例的调制解调系统100的硬件配置的框图。

根据图1所示，调制解调系统100包括电子设备1000和电子设备2000，其中，电子设备1000可以是应急广播发射终端，用于发送应急广播信令，例如省中心站、市中心站等。电子设备2000可以是应急广播接收终端，用于接收信号并对接收到的信号进行处理，以获得应急广播发射终端发送的应急广播信令。

在一个实施例中，参照图1所示，电子设备1000可以包括处理器1100、存储器1200、接口装置1300、通信装置1400、显示装置1500、输入装置1600、扬声器1700、麦克风1800等等。

处理器1100可以是移动版处理器。存储器1200例如包括ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、诸如硬盘的非易失性存储器等。接口装置1300例如包括USB接口、耳机接口等。通信装置1400例如能够进行有线或无线通信，通信装置1400可以包括短距离通信装置，例如是基于Hilink协议、WiFi(IEEE 802.11协议)、Mesh、蓝牙、ZigBee、Thread、Z-Wave、NFC、UWB、LiFi等短距离无线通信协议进行短距离无线通信的任意装置，通信装置1400也可以包括远程通信装置，例如是进行WLAN、GPRS、2G/3G/4G/5G远程通信的任意装置。显示装置1500例如是液晶显示屏、触摸显示屏等。输入装置1600例如可以包括触摸屏、键盘等。用户可以通过扬声器1700和麦克风1800输入/输出语音信息。

当应急广播发射终端需要发送应急广播信令时，可以是在中波调幅广播中采用在音频基带信号中插入数字调制信号的方式来实现应急广播信令的发送，该调制方式可以是MSK调制，MSK调制是以数据帧为单位猝发方式进行发送的，MSK调制之前的数据帧C_i中通常包括帧头和帧内容，其中，1≤i≤M，M为该数据帧的总长度，单位为比特。

帧头可以是二进制PN(Pseudo-Noise)序列，二进制PN序列是具有与白噪声类似的自相关性质的0和1所构成的编码序列，二进制PN序列的长度为E，单位为比特，例如，该二进制PN序列可以是64比特，128比特的序列等，在此不做限定。

帧内容可以直接是待发送的应急广播信令，也可以是对待发送的应急广播信令进行前向纠错码(Forward Error Correction，FEC)编码之后得到的数据，该FEC编码例如但不限于是卷积编码、LDPC编码、BCH编码、RS编码等。

通常，在进行MSK调制时，可以是将M比特的数据帧C_i映射为a_i，映射规则为：将0映射为-1，将1映射为+1，则得到的MSK调制信号可以有以下两种表达形式：

以上公式(1)和公式(2)中，

或±π，1≤i≤M，w_c表示载波的角频率，w_c＝2πf_c，其中，f_c表示载波的频率，T_b表示一个符号的时长。

在一个实施例中，参照图1所示，电子设备2000可以包括处理器2100、存储器2200、接口装置2300、通信装置2400、显示装置2500、输入装置2600、扬声器2700、麦克风2800等等。

处理器2100可以是移动版处理器。存储器2200例如包括ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、诸如硬盘的非易失性存储器等。接口装置2300例如包括USB接口、耳机接口等。通信装置2400例如能够进行有线或无线通信，通信装置2400可以包括短距离通信装置，例如是基于Hilink协议、WiFi(IEEE 802.11协议)、Mesh、蓝牙、ZigBee、Thread、Z-Wave、NFC、UWB、LiFi等短距离无线通信协议进行短距离无线通信的任意装置，通信装置2400也可以包括远程通信装置，例如是进行WLAN、GPRS、2G/3G/4G/5G远程通信的任意装置。显示装置2500例如是液晶显示屏、触摸显示屏等。输入装置2600例如可以包括触摸屏、键盘等。用户可以通过扬声器2700和麦克风2800输入/输出语音信息。

在该实施例中，电子设备2000的存储器2200用于存储指令，该指令用于控制处理器2100进行操作以至少执行根据本发明任意实施例的基于MSK调制的解调方法。技术人员可以根据本发明所公开方案设计指令。指令如何控制处理器进行操作，这是本领域公知，故在此不再详细描述。

尽管在图1中示出了电子设备2000的多个装置，但是，本发明可以仅涉及其中的部分装置，例如，电子设备2000只涉及存储器2200和处理器2100。

在一个实施例中，参照图8所示，电子设备2000还可以包括根据本发明任意实施例的基于MSK调制的解调装置5000，用于实施本发明任意实施例的基于MSK调制的解调方法。

应当理解的是，尽管图1仅示出一个应急广播发射终端和一个应急广播接收终端，但不意味着限制各自的数量，调制解调系统100中可以包含多个应急广播发射终端和/或应急广播接收终端。

网络3000可以是无线通信网络也可以是有线通信网络，可以是局域网也可以是广域网。

<方法实施例>

图2为根据一个实施例的基于MSK调制的解调方法的示意性流程图。

根据图2所示，本实施例的基于MSK调制的解调方法由基于MSK调制的解调装置5000实施。

步骤S2100，对接收到的信号r(t)进行AD采样，获得原始信号r(n)。

接收到的信号r(t)中包括对数据帧C_i进行MSK调制得到的调制信号，该调制信号例如可以是经过传输通道延迟、衰落和噪声干扰的S_msk1(t)，也可以是经过传输通道延迟、衰落和噪声干扰的S_msk2(t)，当然，没有经过传输通道的直连信号S_msk1(t)或S_msk2(t)也是可以的，在此不做限定。

本实施例中，例如可以是基于预设的采样率f_s对接收到的信号r(t)进行AD采样，获得原始信号r(n)，其中，n为自然数。

通常，采样率

其中，T_s表示采样时间。

步骤S2200，将原始信号r(n)作为预先构造的滤波器的输入信号，进行匹配滤波，获得输出信号g(n)。

本实施例中，在执行步骤S2200之前，还包括构造滤波器的步骤，该构造滤波器可以包括如下步骤S2010～S2030：

步骤S2010，获取通过MSK调制公式计算出的数据帧的帧头的调制信号波形。

该步骤S2010中，收发双方通常约定一个固定的帧头，该帧头可以为已知的E比特的二进制PN序列，例如帧头可以为已知的64比特的二进制PN序列，同时，可以通过MSK调制公式计算获得帧头的调制信号波形f(t)，该MSK调制公式例如但不限于是公式(1)或者是公式(2)。

步骤S2020，基于预设的采样率f_s，对调制信号波形进行采样，获得离散信号f(n)。

该步骤S2020中，例如数据帧中的帧头可以为已知的64比特的二进制PN序列，且二进制PN序列的MSK调制信号波形为数学构造的f(t)，在此，可以是基于预设的采样率f_s，对f(t)进行离散采样，获得离散信号f(n)，其中，1≤n≤E*N，其中，E表示二进制PN序列的长度，N表示每个符号的采样点数，其中，

通常，N>10。

步骤S2030，将离散信号f(n)头尾颠倒，获得滤波器的滤波系数h(n)。

该步骤S2030中，例如可以是将f(n)头尾颠倒，得到h(n)，此即为滤波器的滤波系数，其中，h(n)＝f(E*N-n+1)，1≤n≤E*N。

步骤S2040，根据滤波系数，构造滤波器。

该步骤S2040中，滤波器被构造为将输入信号与滤波系数相乘并求和，获得输出信号。

本实施例中，可以是将h(n)作为滤波器的滤波系数，对输入信号r(n)进行匹配滤波，得到输出信号

其中，1≤n≤E*N。

步骤S2300，查找输出信号g(n)中的满足预设条件的峰值。

当输入信号r(n)与h(n)匹配时，g(n)达到最大峰值。

本实施例中，如图3所示，该步骤S2300中查找输出信号g(n)中的满足预设条件的峰值可以进一步包括如下步骤S2310～S2380：

步骤S2310，基于预设的分段大小，对输出信号g(n)进行分段，获得至少一段输出信号。

每一段输出信号中包括多个输出值。

预设的分段大小可以根据E*N的数值的大小进行设置。

在一个例子中，预设的分段大小可以直接为E*N。例如，当E*N为320时，预设的分段大小可以为320。

在一个例子中，预设的分段大小也可以为E*N的几分之一。例如，当E*N为320时，预设的分段大小可以为

即预设的分段大小为80。通过对输出信号g(n)进行分段输出，可以减少缓存并提高数据处理速度，进而提高查找输出信号中的满足预设条件的峰值的效率。

步骤S2320，获取当前段中包括的输出值的最大绝对值。

本步骤S2320中，当前段中包括的输出值的最大绝对值的计算公式如下：

g_max＝max(|g(1)|，|g(2)|......|g(i)|) (3)

其中，i为当前段的采样点数。

仍以每段采样点数为80为例，此时，当前段为第一段，即，先计算第一段中包括的输出值的最大绝对值g_max，最大绝对值g_max的计算公式如下：

g_max＝max(|g(1)|，|g(2)|......|g(80)|) (4)

步骤S2330，获取当前段的门限值。

该步骤S2330中获取当前段的门限值可以进一步包括如下步骤S2331～S2332：

步骤S2331，获取当前段中包括的各输出值的绝对值之和的平均值。

本步骤S2331中，当前段中包括的各输出值的绝对值之和的平均值的计算公式如下：

其中，i为当前段的采样点数。

仍以每段采样点数为80为例，此时，当前段为第一段，即，先计算第一段中包括的各输出值的绝对值之和的平均值E(g(n))，E(g(n))的计算公式如下：

步骤S2332，根据平均值和预设常数，获得当前段的门限值。

本步骤S2332中，当前段的门限值Y的计算公式如下：

Y＝B*E(|g(n)|) (7)

其中，B为根据具体的应用场景或者应用需求设置的常数，通常，B为10以内的某个常数。

步骤S2340，比较当前段的最大绝对值是否大于门限值，如是，则进入步骤S2350，如否，则进入步骤S2370。

步骤S2350，在当前段的最大绝对值大于门限值的情况下，判断最大绝对值对应的输出值是否为当前段在时序上的最后一个输出值，如否，则进入步骤S2360，如是，则进入步骤S2380。

步骤S2360，在最大绝对值对应的输出值不为当前段在时序上的最后一个输出值的情况下，确定最大绝对值为查找到的输出信号中的满足预设条件的峰值。

仍以每段采样点数为80为例，在当前段为第一段时，可以是比较第一段的输出值的最大绝对值g_max和当前段的门限值Y，在第一段的输出值的最大绝对值g_max大于当前段的门限值Y的情况下，进一步判断最大绝对值g_max对应的输出值是否为第一段在时序上的最后一个输出值，在最大绝对值g_max对应的输出值不为第一段在时序上的最后一个输出值的情况下，确定最大绝对值g_max为查找到的输出信号中的满足预设条件的峰值。

步骤S2370，在当前段的最大绝对值小于或者等于门限值的情况下，设置下一段为当前段。

仍以每段采样点数为80为例，在当前段为第一段时，可以是在第一段的输出值的最大绝对值g_max小于或者等于第一段的门限值Y的情况下，设置第二段为当前段，同时重新进入步骤S2320。

步骤S2380，在最大绝对值对应的输出值为当前段在时序上的最后一个输出值的情况下，设置下一段为当前段，同时重新进入步骤S2320。。

仍以每段采样点数为80为例，在当前段为第一段时，可以是在最大绝对值g_max对应的输出值为第一段在时序上的最后一个输出值的情况下，设置第二段为当前段，同时重新进入步骤S2320。

本实施例中，采用g_max做为判决条件，是因为原始信号r(n)如果是-r(n)，则g(n)就会变成-g(n)，而无论是r(n)还是-r(n)，MSK解调的结果都是一样的，故采用|g(n)|来适应更广泛的情形。

本实施例中，除了以上两个判决准则，为了减少漏判和误判，也可以增加一些其他判决条件，构造组合逻辑判决，以提高判决的准确性。

根据以上步骤可知，首先，本发明实施例省去了对原始信号进行变频、滤波、解调、二值化等信号处理环节，而是直接采用二进制PN序列的调制信号与接收到的原始信号进行匹配滤波，从而，能够最大限度的保留原始信号的各种信息，具有较高的抗噪声能力，并且能够实现精细定位。

其次，本发明实施例帧同步和位同步是同时进行的，可以使得解调装置5000简洁紧凑，从而可以提高解调的准确性和效率。

而且，其对二进制PN序列的调制信号进行采样获得的离散信号进行匹配滤波进行帧同步和位同步，具有普遍适用性，对于其他调制方式例如正交相移键控(QuadraturePhase Shift Keying，QPSK)也是可行的。

步骤S2400，从查找到的峰值对应的时刻开始，对原始信号r(n)进行解调，获得数据帧C_i中的帧内容。

本实施例中，结合图4所示，该步骤S2400中从查找到的峰值对应的时刻开始，对原始信号r(n)进行解调，获得数据帧C_i中的帧内容可以进一步包括如下步骤S2410～S2420：

步骤S2410，从原始信号r(n)中提取以查找到的峰值对应的时刻为起始点的后段部分，作为有效信号r(n')。

本步骤S2410中，可以是从原始信号r(n)中提取以查找到的峰值对应的时刻为起始点的后段部分r(n')，其中，在准确获取匹配滤波输出的峰值之后，满足n'＝n-n_p-E*N+1的关系，于是有r(n')＝r(n-n_p-E*N+1)，n_p表示第p帧MSK调制信号第一个采样点到达时刻的序号，当查找到峰值对应的时刻，即查找到第p帧MSK调制信号的第n_p+E*N个采样点到达时刻的序号，此时n'＝1，也可以理解为是，仅对去除了二进制PN序列之后的有效信号r(n')进行解调，从而，提高解调的效率。

步骤S2420，对有效信号r(n')进行解调，获得数据帧C_i中的帧内容。

该步骤S2420中对有效信号r(n')进行解调，获得数据帧C_i中的帧内容可以进一步包括如下步骤S2421～S2423：

步骤S2421，获取预先构建的查找表。

约束条件：

情形a：

对于

构造如下函数：

显然Li(n′)和Lq(n′)的周期都是4N，分别构造两个4N点的查找表：

则有

周而复始的使用LUTi(n′)和LUTq(n′)即是Li(n′)和Lq(n′)。

情形b：

对于

则构造如下查找表：

其余操作与情形a相同，也是周而复始的使用LUTi(n′)和LUTq(n′)来得到Li(n′)和Lq(n′)。

通过以上步骤S2421可知，本发明实施例采用构造4N个点短周期查找表并周而复始的使用该查找表的方法，降低了存储量，同时事先将

等相乘运算计算好并存入查找表中，在实际解调中减少了一次乘法运算，提高了运算效率。

步骤S2422，根据预先构建的查找表，获取同相分量Li(n′)和正交分量Lq(n′)。

步骤S2423，根据有效信号r(n′)、同相分量Li(n′)和正交分量Lq(n′)，获取数据帧C_i中的帧内容。

该步骤S2423中根据有效信号r(n′)、同相分量Li(n′)和正交分量Lq(n′)，获取数据帧C_i中的帧内容可以进一步包括如下步骤S2423-1～S2423-4：

步骤S2423-1，根据有效信号r(n′)和同相分量Li(n′)，获得第一符号数据x(n′)，以及，根据有效信号r(n′)和正交分量Lq(n′)，获得第二符号数据y(n′)。

本步骤S2423-1中，第一符号数据x(n′)的计算公式如下：

其中，r(n′)表示有效信号，Li(n′)表示同相分量。

本步骤2423-1中，第二符号数据y(n′)的计算公式如下：

其中，r(n′)表示有效信号，Lq(n′)表示正交分量。

步骤S2423-2，在特定区间内对第一符号数据x(n′)进行求和，获得第一结果数据UI_j，以及，在特定区间内对第二符号数据y(n′)进行求和，获得第二结果数据UQ_j。

特定区间可以根据具体应用需求和具体应用场景进行设置，该特定区间例如可以是特定提取时间点的相应窗口区间，在此，由于本实施例解调和数据提取是同时进行的，因此，并不需要对相乘之后的数据进行逐点区间求和或者是积分，仅需要对特定提取时间点的相应窗口区间进行求和，这些特定时间点相隔2N个点的距离，两路信号交错N，相比于原来的连续滑动求和，本方法提高运算效率2N-1倍，从而，进一步提高运算效率。

本步骤S2423-2中，第一结果数据UI_j的计算公式如下：

本步骤S2423-2中，第二结果数据UQ_j的计算公式如下：

步骤S2423-3，根据第一结果数据UI_j和第二结果数据UQ_j，获取解码数据。

本步骤S2423-3中，可以令UQ₀＝1，在此，获得解码数据：

步骤S2423-4，对解码数据进行二值判决，恢复出数据帧C_i中的帧内容。

本步骤S2423-4中，由于在进行MSK调制时，映射规则为：将0映射为-1，将1映射为+1，对应的，进行二值判决的方式可以为：当D_i<0，则判决获得数据为0，当D_i>0，则判决获得数据为1。

本步骤S2423-4中，D_i经过判决之后获得的数据即为去除了数据帧C_i中的帧头的帧内容。

可以理解的是，如果应急广播发射终端对数据帧C_i进行了FEC编码，在此，无需对解码数据进行二值判决，只需将解码数据D_i送给FEC译码模块进行似然比判决译码，此时，纠错效果要好于对解码数据D_i进行二值判决之后再进行FEC译码。

根据本实施例的方法，a)在适当规定收发两端的频率精度误差要求之后，只要一帧信号最后一个符号因频率误差引起的时间误差相对于一个符号时间所占比例较低，而不影响正确解码时，也可以省去频率估计和校正环节。

b)对于频率精度要求很高的场合，接收端只需先对接收到信号的w_c进行频率估计，根据估计值对接收端固有频率进行修正，例如采用DDS技术，使收发两端频率一致。由于f_c，f_b，f_s存在倍数关系，自然会同步的修正系统的采样率f_s，剩余的步骤即是本实施例描述的解调方法。

以上两种情形都是采用的接收端晶振固有频率，而不是通过锁相等载波恢复方式获得w_c，当然，对于通过锁相等载波恢复方式获得w_c的方式，本实施例的方法也同样适用。

c)本实施例的方法适用于采样率f_s远远大于符号率f_b的情况，其中，

例如采样率f_s大于符号率f_b的10倍以上。而对于采样率f_s不能远远大于符号率f_b的情况下，需要进行定时估计，通常，可以是在完成频率同步之后，进行定时估计，并在定时估计完成之后，将其结果对n和n'的采样时刻进行修正，接下来采用本实施例的方法进行解调即可。

可见，本实施例的方法既有简化性也具有普遍适用性，具体的，其通过数据帧的帧头与接收到的原始信号进行匹配滤波、寻峰定位，以完成帧同步和位同步，并在进行匹配滤波获得的输出信号中查找满足预设条件的峰值，以从峰值对应的时刻开始，对原始信号进行解调，获得数据帧的帧内容，这相当于避开了常规的载波恢复，使得整个解调方法简单紧凑，满足了时长苛刻的要求，相当于用“非相干”的方法进行相干解调，且达到相干解调的性能和效果，具有极好的抗噪声性能。

<装置实施例>

在本实施例中，还提供一种基于MSK调制的解调装置5000，如图5所示，基于MSK调制的解调装置5000包括采样模块5100、滤波模块5200、判决模块5300和解调模块5400，用于实施本实施例中提供的基于MSK调制的解调方法，该基于MSK调制的解调装置5000的各模块可以由软件实现，也可以由硬件实现，在此不做限定。

采样模块5100，用于对接收到的信号进行AD采样，获得原始信号，其中，所述接收到的信号包括对数据帧进行所述MSK调制得到的调制信号。

滤波模块5200，用于将所述原始信号作为预先构造的滤波器的输入信号，进行匹配滤波，获得输出信号。

判决模块5300，用于查找所述输出信号中的满足预设条件的峰值。

解调模块5400，用于从查找到的所述峰值对应的时刻开始，对所述原始信号进行解调，获得所述数据帧中的帧内容。

在一个实施例中，基于MSK调制的解调装置5000还包括滤波器构造模块(图中未示出)。

该滤波器构造模块，用于获取通过MSK调制公式计算出的所述数据帧的帧头的调制信号波形；基于预设的采样率，对所述调制信号波形进行采样，获得离散信号；将所述离散信号头尾颠倒，获得所述滤波器的滤波系数；根据所述滤波系数，构造所述滤波器，其中，所述滤波器被构造为将输入信号与所述滤波系数相乘并求和，获得输出信号。

在一个实施例中，该判决模块5300，还用于基于预设的分段大小，对所述输出信号进行分段，获得至少一段所述输出信号，其中，每一段所述输出信号中包括多个输出值；获取当前段中包括的输出值的最大绝对值；获取所述当前段的门限值；比较所述当前段的所述最大绝对值是否大于所述门限值；在所述当前段的所述最大绝对值大于所述门限值的情况下，判断所述最大绝对值对应的输出值是否为所述当前段在时序上的最后一个输出值；在所述最大绝对值对应的输出值不为所述当前段在时序上的最后一个输出值的情况下，确定所述最大绝对值为查找到的所述输出信号中的满足条件的峰值。

在一个实施例中，该判决模块5300，还用于获取所述当前段中包括的各输出值的绝对值之和的平均值；根据所述平均值和预设常数，获得所述当前段的门限值。

在一个实施例中，该判决模块5300，还用于在所述当前段的所述最大绝对值小于或者等于所述门限值的情况下，设置下一段为所述当前段。

在一个实施例中，该判决模块5300，还用于在所述最大绝对值对应的输出值为所述当前段在时序上的最后一个输出值的情况下，设置下一段为所述当前段。

在一个实施例中，该解调模块5400，还用于从所述原始信号中提取以查找到的所述峰值对应的时刻为起始点的后段部分，作为有效信号；对所述有效信号进行解调，获得所述数据帧中的帧内容。

在一个实施例中，该解调模块5400，还用于获取预先构建的查找表；

根据所述预先构建的查找表，获取同相分量和正交分量；

根据所述有效信号、所述同相分量和所述正交分量，获取所述数据帧中的帧内容。

在一个实施例中，该解调模块5400，根据所述有效信号和所述同相分量，获得第一符号数据，以及，根据所述有效信号和所述正交分量，获得第二符号数据；在特定区间内对所述第一符号数据进行求和，获得第一结果数据，以及，在所述特定区间内对所述第二符号数据进行求和，获得第二结果数据；根据所述第一结果数据和所述第二结果数据，获取解码数据；对所述解码数据进行二值判决，恢复出所述数据帧中的帧内容。

<例子>

图6为一个例子的基于MSK调制的解调方法的示意图。

该例子中，可以通过图7所示的模数转换模块实现基于MSK调制的解调装置5000中的采样模块5100对应的功能，通过匹配滤波模块实现基于MSK调制的解调装置5000中的滤波模块5200对应的功能，通过寻峰判决模块实现基于MSK调制的解调装置5000中的判决模块5300对应的功能，以及，通过差分相干解调及数据提取模块和判决并恢复数据模块实现基于MSK调制的解调装置5000中的解调模块5400对应的功能，参照图6和图7所示，该基于MSK调制的解调方法可以包括如下步骤：

步骤S6010，模数转换模块对接收到的信号r(t)进行AD采样，获得原始信号r(n)。

步骤S6020，匹配滤波模块将原始信号r(n)作为预先构造的滤波器的输入信号，进行匹配滤波，获得输出信号g(n)。

步骤S6030，寻峰判决模块查找输出信号g(n)中的满足判决条件的峰值。

步骤S6040，寻峰判决模块在满足判决条件的峰值对应的时刻，触发差分相干解调及数据提取模块进行解码。

步骤S6050，差分相干解调及数据提取模块从原始信号r(n)中提取有效信号r(n')。

其中，在准确获取匹配滤波输出的峰值之后，满足n'＝n-n_p-E*N+1的关系，于是有r(n')＝r(n-n_p-E*N+1)，n_p表示第p帧MSK调制信号第一个采样点到达时刻的序号，当查找到峰值对应的时刻，即查找到第p帧MSK调制信号的第n_p+E*N个采样点到达时刻的序号，此时n'＝1，也可以理解为是，仅对去除了二进制PN序列之后的有效信号r(n')进行解调。

步骤S6060，差分相干解调及数据提取模块根据预先构建的查找表，获取同相分量Li(n′)和正交分量Lq(n′)。

步骤S6070，差分相干解调及数据提取模块将有效信号r(n′)和同相分量Li(n′)相乘，获得第一符号数据x(n′)，以及，将有效信号r(n′)和正交分量Lq(n′)相乘，获得第二符号数据y(n′)。

步骤S6080，差分相干解调及数据提取模块在特定区间内对第一符号数据x(n′)进行求和，获得第一结果数据UI_j，以及，在特定区间内对第二符号数据y(n′)进行求和，获得第二结果数据UQ_j。

步骤S6090，差分相干解调及数据提取模块根据第一结果数据UI_j和第二结果数据UQ_j，获取解码数据D_i。

步骤S6100，判决并恢复数据模块对解码数据D_i进行二值判决，恢复出数据帧中的帧内容。

根据该例子，其通过数据帧的帧头的匹配滤波精确定位和远高于符号率f_b的采样率f_s，以及，通过预先存好的查找表，避免了载波恢复，使得解调装置5000的结构简单紧凑，满足了时长苛刻的要求，相当于用“非相干”的方法进行相干解调，且达到相干解调的性能和效果。

而且，该例子不需要进行信号滤波等信号预处理，如果进行滤波，性能反而下降，这是因为滤波器在滤除噪声的同时，也对信号产生了相位畸变，并且滤除了部分信息。

可以理解的是，本方案在频率较低的应用中，当采样率f_s远远高于符号率f_b时，可以省去定时估计；在适当规定收发两端的频率精度误差要求之后，只要一帧信号最后一个符号因频率误差引起的时间误差相对于一个符号时间所占比例较低，而不影响正确解码时，也可以省去频率估计和校正环节。

对于频率精度要求很高的场合，接收端只需先对接收到信号的进行频率估计，根据估计值对接收端固有频率进行修正，例如采用DDS技术，使收发两端频率一致。由于f_c，f_b，f_s存在倍数关系，自然会同步的修正系统的采样率f_s，剩余的步骤即是本实施例描述的解调方法。

对于采样率f_s不能远远高于符号率f_b的场合，需要进行定时估计，可以在完成频率同步之后，进行定时估计，然后将其结果对n和n'的采样时刻进行修正，接下来采用本实施例描述的解调方法进行解调即可。

<设备实施例>

在本实施例中，还提供一种电子设备，例如图1所示的电子设备2000。

如图7所示，电子设备2000可以包括根据本发明任意实施例的基于MSK调制的解调装置5000，用于实施本发明任意实施例的基于MSK调制的解调方法。

在另一个实施例中，如图9所示，电子设备2000还可以包括处理器2100和存储器2200，该存储器2200用于存储可执行的指令；该处理器2100用于根据指令的控制运行电子设备2000执行根据本发明任意实施例的基于MSK调制的解调方法。

本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。

这里参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。对于本领域技术人员来说公知的是，通过硬件方式实现、通过软件方式实现以及通过软件和硬件结合的方式实现都是等价的。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (11)

1.一种基于MSK调制的解调方法，包括：

对接收到的信号进行AD采样，获得原始信号，其中，所述接收到的信号包括对数据帧进行所述MSK调制得到的调制信号；

将所述原始信号作为预先构造的滤波器的输入信号，进行匹配滤波，获得输出信号；

查找所述输出信号中的满足预设条件的峰值；

从查找到的所述峰值对应的时刻开始，对所述原始信号进行解调，获得所述数据帧中的帧内容。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法在将所述原始信号作为预先构造的滤波器的输入信号，进行匹配滤波之前，还包括构造所述滤波器的步骤；

所述构造所述滤波器的步骤，包括：

获取通过MSK调制公式计算出的所述数据帧的帧头的调制信号波形；

基于预设的采样率，对所述调制信号波形进行采样，获得离散信号；

将所述离散信号头尾颠倒，获得所述滤波器的滤波系数；

根据所述滤波系数，构造所述滤波器，其中，所述滤波器被构造为将输入信号与所述滤波系数相乘并求和，获得输出信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述查找所述输出信号的满足预设条件的峰值的步骤，包括：

基于预设的分段大小，对所述输出信号进行分段，获得至少一段所述输出信号，其中，每一段所述输出信号中包括多个输出值；

获取当前段中包括的输出值的最大绝对值；

获取所述当前段的门限值；

比较所述当前段的所述最大绝对值是否大于所述门限值；

在所述当前段的所述最大绝对值大于所述门限值的情况下，判断所述最大绝对值对应的输出值是否为所述当前段在时序上的最后一个输出值；

在所述最大绝对值对应的输出值不为所述当前段在时序上的最后一个输出值的情况下，确定所述最大绝对值为查找到的所述输出信号中的满足预设条件的峰值。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述获取所述当前段的门限值的步骤，包括：

获取所述当前段中包括的各输出值的绝对值之和的平均值；

根据所述平均值和预设常数，获得所述当前段的门限值。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述方法还包括：

在所述当前段的所述最大绝对值小于或者等于所述门限值的情况下，设置下一段为所述当前段。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述方法还包括：

在所述最大绝对值对应的输出值为所述当前段在时序上的最后一个输出值的情况下，设置下一段为所述当前段。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述从查找到的所述峰值对应的时刻开始，对所述原始信号进行解调，获得所述数据帧中的帧内容的步骤，包括：

从所述原始信号中提取以查找到的所述峰值对应的时刻为起始点的后段部分，作为有效信号；

对所述有效信号进行解调，获得所述数据帧中的帧内容。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述对所述有效信号进行解调，获得所述数据帧中的帧内容的步骤，包括：

获取预先构建的查找表；

根据所述预先构建的查找表，获取同相分量和正交分量；

根据所述有效信号、所述同相分量和所述正交分量，获取所述数据帧中的帧内容。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述根据所述有效信号、所述同相分量和所述正交分量，获取所述数据帧中的帧内容的步骤，包括：

根据所述有效信号和所述同相分量，获得第一符号数据，以及，根据所述有效信号和所述正交分量，获得第二符号数据；

在特定区间内对所述第一符号数据进行求和，获得第一结果数据，以及，在所述特定区间内对所述第二符号数据进行求和，获得第二结果数据；

根据所述第一结果数据和所述第二结果数据，获取解码数据；

对所述解码数据进行二值判决，恢复出所述数据帧中的帧内容。

10.一种基于MSK调制的解调装置，包括：

采样模块，用于对接收到的信号进行AD采样，获得原始信号，其中，所述接收到的信号包括对数据帧进行所述MSK调制得到的调制信号；

滤波模块，用于将所述原始信号作为预先构造的滤波器的输入信号，进行匹配滤波，获得输出信号；

判决模块，用于查找所述输出信号中的满足预设条件的峰值；

解调模块，用于从查找到的所述峰值对应的时刻开始，对所述原始信号进行解调，获得所述数据帧中的帧内容。

11.一种电子设备，包括：

如权利要求10所述的基于MSK调制的解调装置；或者，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储可执行的指令；所述处理器用于根据所述指令的控制进行操作以执行如权利要求1至9中任一项所述的方法。

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