CN115695122B - 一种面向ble的高灵敏gfsk数字接收机的解调方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面向BLE的高灵敏GFSK数字接收机的解调方法及其系统，该系统包括谐波滤除模块、数字下变频模块、噪声滤波模块、相位差分模块、初始频偏估计模块、数字相关器模块、解调同步模块、采样判决模块以及持续频偏移除模块，该方法通过将接收到的信号滤波处理后转化为基带信号，通过CORDIC算法与相位差分运算将接收到的累加相位转化为码元包络信号，利用数字相关器进行信号检测出实际信号，之后即可利用解调同步模块与采样判决模块完成码元的数据判决。本发明的系统结构带有噪声滤波、差分相位优化、频率偏移估计与补偿模块，用于提高数字接收机的解调性能，信号的解调判决均在相位域实现，利用计数器动态调整采样点，结构简单且可靠性高。
Description
技术领域
本发明属于微电子、通信技术领域，涉及无线射频收发器中的数字接收机技术，具体涉及一种面向BLE的高灵敏GFSK数字接收机系统及其解调方法。
背景技术
GFSK作为高斯频移键控技术，是一种频率调制的通信方式，由于其具有良好的功率效率以及频谱特性，被广泛运用于数字通信中。由于通信环境复杂，作为接收机的BLE设备常常遇到解调误码率高的困境，其解调能力的低下受制于多方面因素：
理论上而言，进行通信行为的发射端与接收端具有一致的载波频率，但在实际的工作环境中，通信环境的干扰或是硬件电路的偏移都会导致两者的工作频率会出现一定偏差，这也是GFSK解调中常常遇到的载波频率偏移。由于GFSK作为频率调制，码元信息的变化会在载波的基础上进行相应的频率变化，因此载波频率偏移会大大增加GFSK解调数据的误码率。
其次，针对低信噪比的接收信号，噪声在调制信号上的叠加，会在解调的码元相位信息中产生大量毛刺，毛刺的存在会在解调相位中生成假最大值与假最小值，使差分相位极易出现较大误差。接受信号的信噪比越低，其噪声影响愈加严重，在严苛的工作环境下，甚至会造成差分相位溢出现象，使解调码元与理论值完全相反。在关键的判决采样环节中，大噪声的影响会令采样点在0值线随机浮动。
码元相位除了受噪声影响外，由于其调制特性，解调码元同样会收到前后码元的干扰，载波频偏、噪声叠加、码间干扰等因素会使低信噪比接受信号的码元采样点值的准确度降低。受码元采样点准确度低的影响，最佳采样点的选取也会收到巨大挑战，因此合理的抗噪声调节采样算法会成为选取最佳采样点的关键。上述问题皆为GFSK解调中需要优化克服的技术挑战，针对各个干扰点选择合适算法辅助优化，将会是改善BLE设备的误码率的关键。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种面向BLE的高灵敏GFSK数字接收机系统及其解调方法，该系统结构带有噪声滤波、差分相位优化、频率偏移估计与补偿模块，用于提高数字接收机的解调性能，信号的解调判决均在相位域实现，利用计数器动态调整采样点，结构简单且可靠性高，适用于传输码率为1Mbps，前导序列为10101010或01010101的数据包解调。
技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种面向BLE的高灵敏GFSK数字接收机系统，包括谐波滤除模块、数字下变频模块、噪声滤波模块、相位差分模块、初始频偏估计模块、数字相关器模块、解调同步模块、采样判决模块以及持续频偏移除模块；
所述谐波滤除模块的第一接收端连接接收信号的I路，第二接收端连接接收信号的Q路，所述谐波滤除模块的输出端与数字下变频模块的输入端相连，数字下变频模块的输出端与噪声滤除模块的输入端相连，所述噪声滤除模块的输出端与相位差分模块的输入端相连，所述相位差分模块的输出端与数字相关器模块的输入端相连，所述相位差分模块的输出端与初始频偏估计模块的输入端相连，所述数字相关器模块的输出端与采样判决模块的第一输入端相连，所述初始频偏估计模块的输出端与采样判决模块的第二输入端相连，所述解调同步模块的输出端与采样判决模块的第三输入端相连，所述持续频偏移除模块的输出端与采样判决模块的第四输入端相连。
本发明还提供一种面向BLE的高灵敏GFSK数字接收机系统的解调方法，包括如下步骤：
S1：通过谐波滤除模块的第一输入端接收I路信号，通过谐波滤波模块的第二输入端接收Q路信号，利用谐波滤波模块对接收到的低中频信号进行谐波滤除处理；
S2：利用数字下变频模块将谐波滤除后的低中频信号转变为零中频信号；
S3：将零中频信号经过噪声滤波模块进行噪声滤波处理；
S4：通过相位差分模块对输入的I、Q路数据进行处理求得差分相位值；
S5：将差分相位值输入到数字相关器模块，利用数字相关器模块对输入的差分相位值进行阈值检测用于前导序列的相关性检测，区分出噪声与真实数据包，同时将差分相位值输入至采样判决模块与初始频偏估计模块；
这里的差分相位值是包含了真实数据包与噪声的集合，可以这么理解，所有接收到的数据，不管是否是真实数据，都会进行差分运算，而噪声与真实数据包的区别，就是真实数据包最前部分的差分值会大于某一阈值。
S6：初始频偏估计模块根据输入的差分相位值输出初始频偏，采样判决模块接收到真实数据包后，与初始频偏估计模块的输出做差值运算，移除初始频偏值；
S7：通过解调同步模块的计数器输出值控制采样判决模块的采样点，每次计数器溢出时对移除初始频偏值的差分相位采样，同时进行过零检测，对解调同步模块中的计数器运算进行校准；
S8：持续频偏移除模块根据解调同步模块输出的采样值进行采样个数计算，每计数64个采样点时将采样点的软判决值与理想值做差，计算该时间域内的频偏值，在采样判决模块进行下一轮的采样判决时，与持续频偏移除模块的输出值相减，进行频偏消除，实现持续频偏估计校准，获取到采样判决模块的输出结果。
进一步地，所述步骤S1中谐波滤除模块的滤除方式为：在谐波滤除模块中设计陷波滤波器进行滤波，通过陷波滤波器滤除接收机电路中时钟晶振的谐波分量。
进一步地，所述步骤S4中相位差分模块获取的差分相位值为差分码元信息，具体的获取包括如下步骤：
A1：将接收到的I路、Q路信息进行反正切运算得到arctan值，并根据I、Q路的正负关系，将所得角度调整至(-π,π)；
A2：间隔一拍对相位信息进行差分运算，针对前后差分值之差挑出受干扰严重的信号，用理论值±0.625将其替代；
A3：将8个连续的相位差分值求和，同时与±π进行大小比较，通过大小为2π的相位调整，使相位差分值始终位于(-π,π)中。
进一步地，所述步骤S5中前导序列的相关性检测的方法，包括如下过程：
选取接收数据包的6比特的码元包络数据，计算cov(i)＝phase(i)-phase(i+8)+phase(i+16)-phase(i+24)+phase(i+32)-phase(i+40)，将cov(i)与检测阈值1相比较，若接收信号相关计算值在阈值之上，则寻找相关计算值大于阈值后序列的相关性极点作为第一个最佳采样点，同时选取其之后的32比特的码元包络值求和作为初始的频偏估计值。
进一步地，所述步骤S7中解调同步模块利用范围循环计数器计数实现同步时钟采样，具体的实现方法包括如下步骤：
B1：若信号波特率为Y，采样频率为8Y，则设计位宽为7比特的范围循环计数器，其计数范围为[-64，63]；
B2：受8Mhz时钟控制，每次计数器增加16，当计数器超过计数上限63时，将当前计数值减去128，同时保留计数器溢出时的码元值作为软判决参数；
B3：当码元信号过零时，调整计数器计数值，使码元信号与时钟信号保持高度同步，计数器的调整方式由下式控制：counter＝counter-floor(counter/8)。
进一步地，所述步骤S8中持续频偏估计校准的具体过程为：
针对采样判决模块输出的解调码元进行码元计数，同时制作存储理想包络信号的ROM表，针对每个解调判决成功的码元值，都将其实际包络值与理想包络值做差值运算，针对实际与理想包络的差值做累加运算，每计算64个码元的持续频率偏移值，将其取平均后输入至采样判决模块以去除频率偏移，之后累加计算的持续频偏值清零后重新进行累加，每累加成功64次后继续清零。
进一步地，所述步骤S8中采样判决模块的判决方法为：
将当前采样到的软判决值去除前后码元的码间干扰，将前置码元的干扰程度为K，后置码元的干扰程度为K1，在移除前后项的干扰因素后，为了提高采样值的可信度，需综合最佳采样点左右两册的次最佳采样值，赋予一定权重后综合判决。
进一步地，所述步骤S8中采样判决模块的判决规则具体如下：
softdata(i-2)＝data(i-2)-(2*harddata(i-3)-1)*K-(2*harddata(i-1)-1)*K1+0.25*[data1(i-2)-(2*harddata(i-3)-1)*K-(2*harddata(i-1)-1)*K1]+0.25*[data2(i-2)-(2*harddata(i-3)-1)*K-(2*harddata(i-1)-1)*K1]
其中，softdata(i-2)是当前时刻的软判决值；data(i-2)是当前时刻的采样数据；
harddata(i-3)是上一个选取的采样点硬判决数据；K是上一个选取的采样点所占权重；harddata(i-1)是后一个采样点的硬判决数据；K1是后一个采样点所占权重；data1(i-2)是当前时刻的次最佳采样点1；data2(i-2)是当前时刻的次最佳采样点2。
本发明方法的工作原理如下：
接收到的低中频信号经数字下变频与噪声滤波后得到基带信号，基带信号经过相位差分检测后得到码元信息，由于传输速率1Mbps的数据包中包含前导序列，利用相关器对前导序列进行相关性检测，区别噪声与真实信号，在检测数据包的同时进行初始频偏估计，对后续的信号进行频偏校准，之后解调同步模块开始工作，并在持续频偏移除模块帮助下，持续移除频偏，并对数据包进行采样判决处理。
本发明将接收到的信号滤波处理后转化为基带信号，通过CORDIC算法与相位差分运算将接收到的累加相位转化为码元包络信号。利用数字相关器进行信号检测出实际信号，之后即可利用解调同步模块与采样判决模块完成码元的数据判决。
本发明对接收到的低中频信号进行噪声滤波与数字下变频操作，将下变频后的基带信号转变为码元包络，对码元包络进行前导序列的相关性检测，区分噪声与真实数据包，针对真实数据包确定最佳采样点，利用低复杂度的硬件电路解调高噪声影响下的GFSK数据包。
本发明提供的高灵敏GFSK数字接收机系统能够改善接收机的灵敏度，增强接收机的抗干扰性，具体的原理包括如下几点：
一、(1)在数字下变频部分，利用陷波滤波器移除电路实现时32MHz晶振所产生的谐波信号；(2)增加抗镜像干扰设计滤除镜像干扰值；
二、(1)在相位差分部分，利用单bit差分算法设计，针对每一点差分值判别是否存在过量噪声，若存在过量噪声，则忽略该点的差分运算结果，选用理想值代替；(2)增加高斯滤波器，一方面滤除毛刺信号避免大噪声干扰，另一方面模拟调制流程，使平滑的信号更利于判决采样；
三、(1)在判决采样部分，选用范围循环计数器增加采样的抗干扰性；(2)利用解调出的32bit码元信号进行持续频偏估计，利于解调同时同步修正频偏影响；(3)利用延迟前后项的判决反馈均衡器，选取多采样点联合判决，减小噪声干扰；(4)利用BLE数据包中accesscode的内容已知的特点，通过先验概率完成判决。
有益效果：本发明与现有技术相比，具备如下优点：
1、解调前置信号均为相位差分信号，实现简单。
2、采样时钟同步与过零检测均利用计数器实现，设计简单高效。
3、在采样过程中能够实现持续频率偏移校准，从而有效提高了接收机性能，包括改善了接收机的灵敏度，增强了接收机的抗干扰性。
附图说明
图1为本发明设计的高灵敏GFSK数字接收机的硬件设计框图；
图2为本发明提供系统的算法流程图；
图3为数字下变频算法的数据流视图；
图4为范围循环计数器控制下的码元采样流程图；
图5为持续频偏估计算法的处理流程图；
图6为本发明涉及的延时前后项判决反馈均衡法的示意图；
图7为延迟前后项判决反馈均衡算法的流程图；
图8为本发明设计的误码率波形图；
图9为本发明和现有技术的性能仿真图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1所示，本发明提供一种高灵敏GFSK数字接收机系统包括谐波滤除模块1、数字下变频模块2、噪声滤除模块3，相位差分模块4、数字相关模块5、初始频偏估计模块6、解调同步模块7、判决采样模块8以及持续频偏移除模块9；
其中，谐波滤除模块1的第一接收端直接连接接收信号的I路，谐波滤除模块1的第二接收端直接连接接收信号的Q路，谐波滤波器1的输出端与数字下变频模块2的输入端相连，数字下变频模块2的输出端与噪声滤除模块3的输入端相连，噪声滤除模块3的输出端与相位差分模块4的输入端相连，相位差分模块4的输出端与数字相关器模块5的输入端相连，相位差分模块4的输出端与初始频偏估计模块6的输入端相连，数字相关器模块5的输出端与采样判决模块7的第一输入端相连，初始频偏估计模块6的输出端与采样判决模块7的第二输入端相连，解调同步模块8的输出端与采样判决模块7的第三输入端相连，持续频偏移除模块9的输出端与采样判决模块7的第四输入端相连。
基于上述方案，本实施例中将上述高灵敏GFSK数字接收机应用于GFSK解调，提供一种面向BLE的高灵敏GFSK数字接收机系统的解调方法，参照图2，其实现流程包括如下步骤：
1)利用谐波滤除模块1接收低中频信号，为了避免电路中时钟信号的500Hz尖峰脉冲干扰，在谐波滤除模块1中设计陷波滤波器进行滤波，通过陷波滤波器滤除接收机电路中时钟晶振的谐波分量，之后将信号送入数字下变频模块2中。
2)参照图3，由于数字下变频模块2中接收到的I、Q路低中频信号挂载在2MHz的载波上，因此将接收到的两路信号与频率为2MHz的正弦波相乘后差分运算，得到零频的基带数据，将该数据送至噪声滤除模块3中进行抗混叠低通滤波。
3)相位差分模块4接收到滤波信号后，将相位累加信息转换成码元包络数据，具体步骤如下：
3-1)将接收到I、Q路数据归一化后相除，利用CORDIC算法迭代处理，得到反正切值，即调制所产生的相位累加信息；
3-2)将相位累加信息在8MHz时钟下依次差分，同时将差分后的前后值做差值运算，与±0.625比较，寻找大的噪声干扰点，若差值运算大于0.625，将原差分值替换为0.625，若差值运算小于0.625，则将原差分值替换为-0.625。具体公式如下所示。
3-3)将优化后的差分相位值每8个累加求和，形成码元包络。
4)将相位差分模块4输出的码元包络输入至数字相关器模块5中，将包络数据与序列[1-11-11-1]做相关性检测，若相关性大于1，则表示接收到的不是噪声而是码元数据包，在相关性超过阈值后寻找相关系数最大值以找到码元的最佳采样点，计算等式如下：
cov(i)＝phase(i)-phase(i+8)+phase(i+16)-phase(i+24)+phase(i+32)-phase(i+40)
同时取32个采样点送入初始频偏估计模块6中做累加求和得到频偏估计值。即
5)解调同步模块8控制范围循环计数器在[-64，63]中循环计数，在8MHz的时钟控制下依次加16，若当前计数超过63即运算溢出时，则将范围循环计数器减去128。如图4所示，在每次计数器溢出的时间点对码元包络进行采样，记为当前时刻的采样值，在每次码元过零时，对范围循环计数器进行同步校准，令counter＝counter-counter/8。
6)如图5所示，将解调成功的码元输入至持续频偏移除模块9，将码元序列组合作为ROM查找表的地址索引，用软判决值与理想值做差得出单个码元的频偏，每解调成功64个bit后对单个码元频偏求和后取平均，将计算结果送入采样判决模块7，将频偏移除。
7)采样判决模块7在判决完成3个及以上的码元时，进行码元的回溯判决，即为了去除GFSK调制所导致的前后码元所造成的码间干扰，实现意图如图6和图7所示。将前后码元判决项附以权重K、K1。将当前比特值减去前后码元与权重乘积，即可得到去除一定码间干扰的码元值。同时为了增加判决可靠性，同步选取一定权重的最佳采样点左右的次最佳采样点作为联合判决值，联合判决值的码元幅值如下式所示：
softdata(i-2)＝data(i-2)-(2*harddata(i-3)-1)*K-(2*harddata(i-1)-1)*K1+0.25*[data1(i-2)-(2*harddata(i-3)-1)*K-(2*harddata(i-1)-1)*K1]+0.25*[data2(i-2)-(2*harddata(i-3)-1)*K-(2*harddata(i-1)-1)*K1]。
其中，softdata(i-2)是当前时刻的软判决值；data(i-2)是当前时刻的采样数据；
harddata(i-3)是上一个选取的采样点硬判决数据；K是上一个选取的采样点所占权重；harddata(i-1)是后一个采样点的硬判决数据；K1是后一个采样点所占权重；data1(i-2)是当前时刻的次最佳采样点1；data2(i-2)是当前时刻的次最佳采样点2。
本实施例中通过上述方法获取到如图8所示的误码率-信噪比指标，在误码率为0.1％的标准下，接收信号的信噪比可达8.85dB。
为了体现本发明系统的性能效果，将本发明系统和现有技术系统进行仿真试验，得到如图9所示的性能数据，图9中下面的数据轨迹为本发明系统数据，上面的数据轨迹为现有技术系统的数据，可见本发明系统的Matlab性能要优于现有技术系统。
Claims (8)
1.一种面向BLE的高灵敏GFSK数字接收机系统的解调方法，其特征在于，系统包括谐波滤除模块、数字下变频模块、噪声滤波模块、相位差分模块、初始频偏估计模块、数字相关器模块、解调同步模块、采样判决模块以及持续频偏移除模块；
所述谐波滤除模块的第一接收端连接接收信号的I路，第二接收端连接接收信号的Q路，所述谐波滤除模块的输出端与数字下变频模块的输入端相连，数字下变频模块的输出端与噪声滤除模块的输入端相连，所述噪声滤除模块的输出端与相位差分模块的输入端相连，所述相位差分模块的输出端与数字相关器模块的输入端相连，所述相位差分模块的输出端与初始频偏估计模块的输入端相连，所述数字相关器模块的输出端与采样判决模块的第一输入端相连，所述初始频偏估计模块的输出端与采样判决模块的第二输入端相连，所述解调同步模块的输出端与采样判决模块的第三输入端相连，所述持续频偏移除模块的输出端与采样判决模块的第四输入端相连；
解调方法包括如下步骤：
S1：通过谐波滤除模块的第一输入端接收I路信号，通过谐波滤波模块的第二输入端接收Q路信号，利用谐波滤波模块对接收到的低中频信号进行谐波滤除处理；
S2：利用数字下变频模块将谐波滤除后的低中频信号转变为零中频信号；
S3：将零中频信号经过噪声滤波模块进行噪声滤波处理；
S4：通过相位差分模块对输入的I、Q路数据进行处理求得差分相位值；
S5：将差分相位值输入到数字相关器模块，利用数字相关器模块对输入的差分相位值进行阈值检测用于前导序列的相关性检测，区分出噪声与真实数据包，同时将差分相位值输入至采样判决模块与初始频偏估计模块；
S6：初始频偏估计模块根据输入的差分相位值输出初始频偏，采样判决模块接收到真实数据包后，与初始频偏估计模块的输出做差值运算，移除初始频偏值；
S7：通过解调同步模块的计数器输出值控制采样判决模块的采样点，每次计数器溢出时对移除初始频偏值的差分相位采样，同时进行过零检测，对解调同步模块中的计数器运算进行校准；
S8：持续频偏移除模块根据解调同步模块输出的采样值进行采样个数计算，每计数64个采样点时将采样点的软判决值与理想值做差，计算该时间域内的频偏值，在采样判决模块进行下一轮的采样判决时，与持续频偏移除模块的输出值相减，进行频偏消除，实现持续频偏估计校准，获取到采样判决模块的输出结果。
2.根据权利要求1所述的一种面向BLE的高灵敏GFSK数字接收机系统的解调方法，其特征在于，所述步骤S1中谐波滤除模块的滤除方式为：在谐波滤除模块中设计陷波滤波器进行滤波，通过陷波滤波器滤除接收机电路中时钟晶振的谐波分量。
3.根据权利要求1所述的一种面向BLE的高灵敏GFSK数字接收机系统的解调方法，其特征在于，所述步骤S4中相位差分模块获取的差分相位值为差分码元信息，具体的获取包括如下步骤：
A1：将接收到的I路、Q路信息进行反正切运算得到arctan值，并根据I、Q路的正负关系，将所得角度调整至(-π,π)；
A2：间隔一拍对相位信息进行差分运算，针对前后差分值之差挑出受干扰严重的信号，用理论值±0.625将其替代；
A3：将8个连续的相位差分值求和，同时与±π进行大小比较，通过大小为2π的相位调整，使相位差分值始终位于(-π,π)中。
4.根据权利要求2所述的一种面向BLE的高灵敏GFSK数字接收机系统的解调方法，其特征在于，所述步骤S5中前导序列的相关性检测的方法，包括如下过程：
选取接收数据包的6比特的码元包络数据，计算cov(i)＝phase(i)-phase(i+8)+phase(i+16)-phase(i+24)+phase(i+32)-phase(i+40)，将cov(i)与检测阈值1相比较，若接收信号相关计算值在阈值之上，则寻找相关计算值大于阈值后序列的相关性极点作为第一个最佳采样点，同时选取其之后的32比特的码元包络值求和作为初始的频偏估计值。
5.根据权利要求4所述的一种面向BLE的高灵敏GFSK数字接收机系统的解调方法，其特征在于，所述步骤S7中解调同步模块利用范围循环计数器计数实现同步时钟采样，具体的实现方法包括如下步骤：
B1：若信号波特率为Y，采样频率为8Y，则设计位宽为7比特的范围循环计数器，其计数范围为[-64，63]；
B2：受8Mhz时钟控制，每次计数器增加16，当计数器超过计数上限63时，将当前计数值减去128，同时保留计数器溢出时的码元值作为软判决参数；
B3：当码元信号过零时，调整计数器计数值，使码元信号与时钟信号保持高度同步，计数器的调整方式由下式控制：counter＝counter-floor(counter/8)。
6.根据权利要求1所述的一种面向BLE的高灵敏GFSK数字接收机系统的解调方法，其特征在于，所述步骤S8中持续频偏估计校准的具体过程为：
针对采样判决模块输出的解调码元进行码元计数，同时制作存储理想包络信号的ROM表，针对每个解调判决成功的码元值，都将其实际包络值与理想包络值做差值运算，针对实际与理想包络的差值做累加运算，每计算64个码元的持续频率偏移值，将其取平均后输入至采样判决模块以去除频率偏移，之后累加计算的持续频偏值清零后重新进行累加，每累加成功64次后继续清零。
7.根据权利要求1所述的一种面向BLE的高灵敏GFSK数字接收机系统的解调方法，其特征在于，所述步骤S8中采样判决模块的判决方法为：
将当前采样到的软判决值去除前后码元的码间干扰，将前置码元的干扰程度为K，后置码元的干扰程度为K1，在移除前后项的干扰因素后，综合最佳采样点左右两册的次最佳采样值，赋予权重后综合判决。
8.根据权利要求7所述的一种面向BLE的高灵敏GFSK数字接收机系统的解调方法，其特征在于，所述步骤S8中采样判决模块的判决规则具体如下：
softdata(i-2)＝data(i-2)-(2*harddata(i-3)-1)*K-(2*harddata(i-1)-1)*K1+0.25*[data1(i-2)-(2*harddata(i-3)-1)*K-(2*harddata(i-1)-1)*K1]+0.25*[data2(i-2)-(2*harddata(i-3)-1)*K-(2*hraddata(i-1)-1)*K1]
其中，softdata(i-2)是当前时刻的软判决值；data(i-2)是当前时刻的采样数据；harddata(i-
3)是上一个选取的采样点硬判决数据；K是上一个选取的采样点所占权重；harddata(i-1)是后一个采样点的硬判决数据；K1是后一个采样点所占权重；data1(i-2)是当前时刻的次最佳采样点1；data2(i-2)是当前时刻的次最佳采样点2。
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| US7039132B1 (en) * | 2001-03-07 | 2006-05-02 | Integrated Programmable Communications, Inc. | Differential detection of GFSK signal using decision feedback and preamble for carrier, clock and frame synchronization |
| US20030043947A1 (en) * | 2001-05-17 | 2003-03-06 | Ephi Zehavi | GFSK receiver |
| US20060209993A1 (en) * | 2005-02-18 | 2006-09-21 | Wei Lu | Demodulator and receiver for pre-coded partial response signals |
| EP2469783B1 (fr) * | 2010-12-23 | 2017-12-13 | The Swatch Group Research and Development Ltd. | Récepteur de signaux radiofréquences FSK avec un démodulateur à haute sensibilité ainsi que procédé pour sa mise en action |
| JP5606411B2 (ja) * | 2011-08-26 | 2014-10-15 | 三菱電機株式会社 | 無線信号同期処理装置 |
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| CN108512791B (zh) * | 2018-03-29 | 2020-11-13 | 中国人民解放军国防科技大学 | 基于定时频偏补偿的星载ais解调方法 |
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