CN113098812A - 一种4psk相关解调与时钟纠偏方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种4PSK相关解调与时钟纠偏方法，包括以下步骤：步骤一：对接收到的4PSK调制数据分别与同频率的余弦信号和正弦信号求相关，得到与余弦信号的相关计算值Xcos和与正弦信号的相关计算值Xsin；步骤二：根据步骤一中计算得到的Xcos与Xsin的数值，计算得到信号的辐角θ的数值A；步骤三：根据步骤二中计算得到的辐角θ的数值A进行解调与纠偏，在纠偏的过程中实现解调。本发明实现方法简单可控，解调与纠偏效果好；采用相关计算法实现对调制信号的精准求解，实现相位解调；在噪声较高时仍然具有精准的解调效果，可适用于较长传输距离的信号解调即在信噪比较低时解调效果好，解调能力强，适用范围广。

Description

一种4PSK相关解调与时钟纠偏方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种4PSK相关解调与时钟纠偏方法。
背景技术
近年来移动互联网以及通信技术迅速发展，但是在一些偏远地区或者大山深处仍然存在没有移动信号或者信号较弱的问题，使得这些地方的工厂和居民用电数据面临着无法实现采集自动化的问题。由于不需要重新铺设信号线或者电缆，采用现有的中压电力线将用电数据传输到有移动信号的地方再进行数据传输就成为一种节省成本的高效方案。中压电力线载波通讯是一种以10kv中压电力线为传输载体来传输模拟信号的载波传输技术，具有长距离传输的特征，其最大传输距离可达几十千米；并且利用国家电网专有电力线通道，数据传输安全，可靠性高。
在数据传输过程中设计一种信号解调能力强的解调方法是非常必要的。现有技术中常用的解调方法是应用Costas环，但是Costas环实现复杂，在应用过程中噪声较高时解调效果不好，一旦解调错误后很难恢复；尤其在进行较远距离的数据传输时，载波机接收处信噪比较低，应用Costas环解调的效果并不理想。因此本发明中提供了一种4PSK相关解调与时钟纠偏方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种4PSK相关解调与时钟纠偏方法，以解决上述背景技术中存在的现有技术问题。
为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：提供了一种4PSK相关解调与时钟纠偏方法，包括以下步骤：
步骤一：对接收到的4PSK调制数据分别与同频率的余弦信号和正弦信号求相关，得到与余弦信号的相关计算值Xcos和与正弦信号的相关计算值Xsin；
步骤二：根据步骤一中计算得到的Xcos与Xsin的数值，计算得到信号的辐角θ的数值A；
步骤三：根据步骤二中计算得到的辐角θ的数值A进行解调与纠偏，在纠偏的过程中实现解调。
在上述技术方案基础上，所述步骤一中的余弦信号、正弦信号的相关计算值计算方法为：
Figure BDA0002986849560000021
Figure BDA0002986849560000022
其中f是频率，fS是采样频率。
在上述技术方案基础上，所述步骤二中辐角θ的计算方法为：
Figure BDA0002986849560000031
在上述技术方案基础上，所述步骤三中解调与纠偏的判断方法，包括以下步骤：
S1,对步骤二中计算得到的辐角θ的数值A，判断A是否大于0；如果A大于0，执行S2，否则执行S5；
S2,继续判断A是否大于1/2；如果A大于1/2，执行S3，否则执行S4；
S3，解调得到两个bit(0，1)，继续判断A是否大于3/4；如果A大于3/4，Value+1，否则Value-1；一个字符解调及纠偏结束，继续执行S8；
S4，解调得到两个bit(0，0)，继续判断A是否大于1/4；如果A大于1/4，Value+1，否则Value-1；一个字符解调及纠偏结束，继续执行S8；
S5，继续判断A是否大于-1/2；如果A大于-1/2，执行S6，否则执行S7；
S6，解调得到两个bit(1，0)，继续判断A是否大于-1/4；如果A大于-1/4，Value+1，否则Value-1；一个字符解调及纠偏结束，继续执行S8；
S7，解调得到两个bit(1，1)，继续判断A是否大于-3/4；如果A大于-3/4，Value+1，否则Value-1；一个字符解调及纠偏结束，继续执行S8；
S8，再次执行S1，重复6次后，如果Value大于0，说明信号滞后，需要将信号向前调整；如果Value小于0，说明信号超前，需要将信号向后调整；如果Value等于0，说明没有时钟偏移，不需要调整；
其中Value是用于解调与纠偏的判断依据。
本发明提供的技术方案产生的有益效果在于：
本发明提供的一种4PSK相关解调与时钟纠偏方法，实现方法简单可控，解调与纠偏效果好；采用相关计算法实现对调制信号的精准求解，实现相位解调；在噪声较高时仍然具有精准的解调效果，可适用于较长传输距离的信号解调即在信噪比较低时解调效果好，解调能力强，适用范围广。
附图说明
图1是本发明的系统流程图；
图2是本发明中4PSK调制方式框图；
图3是本发明步骤三中解调与纠偏的流程图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1至图3所示，一种4PSK相关解调与时钟纠偏方法，包括以下步骤：
步骤一：对接收到的4PSK调制数据分别与同频率的余弦信号和正弦信号求相关，得到与余弦信号的相关计算值Xcos和与正弦信号的相关计算值Xsin；
步骤二：根据步骤一中计算得到的Xcos与Xsin的数值，计算得到信号的辐角θ的数值A；
步骤三：根据步骤二中计算得到的辐角θ的数值A进行解调与纠偏，在纠偏的过程中实现解调。
需要说明的是，4PSK是Quaternary phase shift keying的英文缩写，表示四进制相移键控。
图2是4PSK调制方式框图；其中(0，0)调制为0度相位，(0，1)调制为90度相位，(1，1)调制为180度相位，(1，0)调制为270度相位。
以5kHz为基频、370kHz为载波频率为例，采用4PSK方式进行调制，传输速率为10kHz。每个字符共有74个波形，每个波形采样32个点，采样率为11.84MHz，每个字符采样点2368个。
在上述技术方案基础上，所述步骤一中的余弦信号、正弦信号的相关计算值计算方法为：
Figure BDA0002986849560000061
Figure BDA0002986849560000062
其中Xrec(n)为2368个采样值；f是频率，为370kHz；fs是采样频率，为11.84MHz。
在上述技术方案基础上，所述步骤二中辐角θ的计算方法为：
Figure BDA0002986849560000063
在上述技术方案基础上，所述步骤三中解调与纠偏的判断方法，包括以下步骤：
S1,对步骤二中计算得到的辐角θ的数值A，判断A是否大于0；如果A大于0，执行S2，否则执行S5；
S2,继续判断A是否大于1/2；如果A大于1/2，执行S3，否则执行S4；
S3，解调得到两个bit(0，1)，继续判断A是否大于3/4；如果A大于3/4，Value+1，否则Value-1；一个字符解调及纠偏结束，继续执行S8；
S4，解调得到两个bit(0，0)，继续判断A是否大于1/4；如果A大于1/4，Value+1，否则Value-1；一个字符解调及纠偏结束，继续执行S8；
S5，继续判断A是否大于-1/2；如果A大于-1/2，执行S6，否则执行S7；
S6，解调得到两个bit(1，0)，继续判断A是否大于-1/4；如果A大于-1/4，Value+1，否则Value-1；一个字符解调及纠偏结束，继续执行S8；
S7，解调得到两个bit(1，1)，继续判断A是否大于-3/4；如果A大于-3/4，Value+1，否则Value-1；一个字符解调及纠偏结束，继续执行S8；
S8，再次执行S1，重复6次后，如果Value大于0，说明信号滞后，需要将信号向前调整；如果Value小于0，说明信号超前，需要将信号向后调整；如果Value等于0，说明没有时钟偏移，不需要调整；
其中Value是用于解调与纠偏的判断依据。
需要说明的是，上述提及的bit是计算机与通讯技术领域中常见的单位表示，是量度信息的最小单位，只有1或1两种状态。
本发明提供的一种4PSK相关解调与时钟纠偏方法，实现方法简单可控，解调与纠偏效果好；采用相关计算法实现对调制信号的精准求解，实现相位解调；在噪声较高时仍然具有精准的解调效果，可适用于较长传输距离的信号解调即在信噪比较低时解调效果好，解调能力强，适用范围广。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种4PSK相关解调与时钟纠偏方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：对接收到的4PSK调制数据分别与同频率的余弦信号和正弦信号求相关，得到与余弦信号的相关计算值Xcos和与正弦信号的相关计算值Xsin；
步骤二：根据步骤一中计算得到的Xcos与Xsin的数值，计算得到信号的辐角θ的数值A；
步骤三：根据步骤二中计算得到的辐角θ的数值A进行解调与纠偏，在纠偏的过程中实现解调。
2.根据权利要求1所述的一种4PSK相关解调与时钟纠偏方法，其特征在于，所述步骤一中的余弦信号、正弦信号的相关计算值计算方法为：
Figure FDA0002986849550000011
Figure FDA0002986849550000012
其中f是频率，fS是采样频率。
3.根据权利要求1所述的一种4PSK相关解调与时钟纠偏方法，其特征在于，所述步骤二中辐角θ的计算方法为：
Figure FDA0002986849550000013
4.根据权利要求1所述的一种4PSK相关解调与时钟纠偏方法，其特征在于，所述步骤三中解调与纠偏的判断方法，包括以下步骤：
S1,对步骤二中计算得到的辐角θ的数值A，判断A是否大于0；如果A大于0，执行S2，否则执行S5；
S2,继续判断A是否大于1/2；如果A大于1/2，执行S3，否则执行S4；
S3，解调得到两个bit(0，1)，继续判断A是否大于3/4；如果A大于3/4，Value+1，否则Value-1；一个字符解调及纠偏结束，继续执行S8；
S4，解调得到两个bit(0，0)，继续判断A是否大于1/4；如果A大于1/4，Value+1，否则Value-1；一个字符解调及纠偏结束，继续执行S8；
S5，继续判断A是否大于-1/2；如果A大于-1/2，执行S6，否则执行S7；
S6，解调得到两个bit(1，0)，继续判断A是否大于-1/4；如果A大于-1/4，Value+1，否则Value-1；一个字符解调及纠偏结束，继续执行S8；
S7，解调得到两个bit(1，1)，继续判断A是否大于-3/4；如果A大于-3/4，Value+1，否则Value-1；一个字符解调及纠偏结束，继续执行S8；
S8，再次执行S1，重复6次后，如果Value大于0，说明信号滞后，需要将信号向前调整；如果Value小于0，说明信号超前，需要将信号向后调整；如果Value等于0，说明没有时钟偏移，不需要调整；
其中Value是用于解调与纠偏的判断依据。
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