接收信号同步方法及接收设备与流程

本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种接收信号同步方法及接收设备。

背景技术：

警用数字集群(policedigitaltrunking，简称pdt)标准是具有中国自主知识产权的集群通信标准，着眼未来数字对讲技术发展之方向，可满足多数集群通信行业用户的需求。pdt标准充分考虑了中国国情,对国际上的成熟标准技术(如tetra、p25、dmr、mpt1327等)进行了借鉴及创新设计，遵循高性价比、安全保密、大区制、可扩展和向后兼容的五大原则，有效的解决了多种应急通信网融合通信的问题。

pdt标准以中国公安市场为基础，兼顾县、市、省、国家的不同级别用户需求及网络实际建设需要，既支持低成本单基站系统通信，也能做到高效的大区制覆盖，满足诸如四级联网的全国范围公安应急通信指挥网的建设要求。在地震、风灾、社会治安等紧急突发事件中，能迅速接入公安现有gis调度平台，实现灵活组网、高效率指挥调度、高质量语音及数据传输等功能，并具有迅速响应、安全保密的特点。

pdt标准具有高效利用频谱资源，大区制组网方式，从模拟mpt1327平滑过渡到数字集群的优点。其业务功能丰富，可扩展，向后兼容，同时系统和终端成本较低，网络建设速度较快，总体运维成本较低。综合来看，pdt标准在专业无线通讯领域具有长期的竞争优势。其自主安全加密技术，特别适合公共安全用户保密需求。

pdt系统采用4fsk调制，在接收机端，对同步的要求很高，如果同步不理想，则会导致严重的符号间干扰，影响解调性能。尤其当接收机端采用多天线分集接收时，要求接收机工作在极低信噪比条件下，对同步的要求进一步提高。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种接收信号同步方法及接收设备，用以提升接收信号的同步精度和通信系统的同步性能。

本发明实施例第一方面提供一种接收信号同步方法，该方法包括：

获取接收信号的第一符号序列；

对所述第一符号序列进行同步估计处理，获得所述第一符号序列中符号的定时偏差值；

基于所述定时偏差值，对所述第一符号序列进行内插滤波处理，得到同步后的第二符号序列。

可选的，所述获取接收信号的第一符号序列，包括：

获取单根接收天线的接收信号的第一符号序列。

可选的，所述对所述第一符号序列进行同步估计处理，获得所述第一符号序列中符号的定时偏差值，包括：

基于如下算法中的任意一种对所述第一符号序列进行同步估计处理，获得所述第一符号序列中符号的定时偏差值：平方滤波算法、同步sync算法，匹配滤波算法、内插滤波算法。

可选的，所述对所述第一符号序列进行同步估计处理，获得所述第一符号序列中符号的定时偏差值，包括：

在采用所述平方滤波算法时，对所述第一符号序列进行平方滤波处理；

基于平方滤波处理后得到的符号序列计算傅里叶系数；

基于计算获得的傅里叶系数，计算所述第一符号序列中符号的定时偏差值。

可选的，所述获取接收信号的第一符号序列，包括：

获取多根接收天线接收到的多个接收信号中每个接收信号的符号序列。

可选的，所述对所述第一符号序列进行同步估计处理，获得所述第一符号序列中符号的定时偏差值，包括：

分别对每个接收信号的符号序列进行同步估计处理，获得每个符号序列中符号的定时偏差值。

可选的，所述基于所述定时偏差值，对所述第一符号序列进行内插滤波处理，得到同步后的第二符号序列，包括：

对所述多个接收信号的符号序列的定时偏差值进行平滑处理，获得目标定时偏差值；

基于所述目标定时偏差值分别对所述多个接收信号中每个接收信号的符号序列进行内插滤波处理，得到每个接收信号对应的同步后的符号序列。

可选的，所述对所述多个接收信号的符号序列的定时偏差值进行平滑处理，获得目标定时偏差值，包括：

对所述多个接收信号的符号序列的定时偏差值进行线性平均处理，获得目标定时偏差值。

可选的，所述对所述多个接收信号的符号序列的定时偏差值进行平滑处理，获得目标定时偏差值，包括：

分别对所述多根接收天线中的每根接收天线进行噪声估计；

基于所述多根接收天线中每根接收天线的噪声估计值，对所述多个接收信号的符号序列的定时偏差值进行最大比合并处理，获得目标定时偏差值。

可选的，所述获取接收信号的第一符号序列，包括

获取多根接收天线接收到的多个接收信号中每个接收信号的符号序列；

分别对所述多根接收天线中的每根接收天线进行噪声估计；

基于所述多根接收天线中每个接收天线的噪声估计值，对所述多个接收信号的符号序列进行最大比合并处理，获得第一符号序列。

本发明实施例的第二方面提供一种接收设备，包括：

获取模块，用于获取接收信号的第一符号序列；

第一处理模块，用于对所述第一符号序列进行同步估计处理，获得所述第一符号序列中符号的定时偏差值；

第二处理模块，用于基于所述定时偏差值，对所述第一符号序列进行内插滤波处理，得到同步后的第二符号序列。

可选的，所述获取模块包括：

第一获取子模块，用于获取单根接收天线的接收信号的第一符号序列。

可选的，所述第一处理模块，包括：

第一处理子模块，用于基于如下算法中的任意一种对所述第一符号序列进行同步估计处理，获得所述第一符号序列中符号的定时偏差值：平方滤波算法、同步sync算法，匹配滤波算法、内插滤波算法。

可选的，所述第一处理子模块，具体用于：

在采用所述平方滤波算法时，对所述第一符号序列进行平方滤波处理；

基于平方滤波处理后得到的符号序列计算傅里叶系数；

基于计算获得的傅里叶系数，计算所述第一符号序列中符号的定时偏差值。

可选的，所述获取模块，包括：

第二获取子模块，用于获取多根接收天线接收到的多个接收信号中每个接收信号的符号序列。

可选的，所述第一处理模块，包括：

第二处理子模块，用于分别对每个接收信号的符号序列进行同步估计处理，获得每个符号序列中符号的定时偏差值。

可选的，所述第二处理模块，包括：

平滑处理子模块，用于对所述多个接收信号的符号序列的定时偏差值进行平滑处理，获得目标定时偏差值；

内插滤波处理子模块，用于基于所述目标定时偏差值分别对所述多个接收信号中每个接收信号的符号序列进行内插滤波处理，得到每个接收信号对应的同步后的符号序列。

可选的，所述平滑处理子模块，用于对所述多个接收信号的符号序列的定时偏差值进行线性平均处理，获得目标定时偏差值。

可选的，所述平滑处理子模块，用于：

分别对所述多根接收天线中的每根接收天线进行噪声估计；

基于所述多根接收天线中每根接收天线的噪声估计值，对所述多个接收信号的符号序列的定时偏差值进行最大比合并处理，获得目标定时偏差值。

可选的，所述获取模块，包括：

第三获取子模块，用于：

获取多根接收天线接收到的多个接收信号中每个接收信号的符号序列；

分别对所述多根接收天线中的每根接收天线进行噪声估计；

基于所述多根接收天线中每个接收天线的噪声估计值，对所述多个接收信号的符号序列进行最大比合并处理，获得第一符号序列。

本发明实施例，通过获取接收信号的第一符号序列，对第一符号序列进行同步估计处理，获得第一符号序列中符号的定时偏移差值，并基于处理获得的定时偏移差值，对第一符号序列进行内插滤波处理，得到同步后的第二符号序列，从而实现了接收信号的同步，提高了接收信号的同步精度和通信系统的同步性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种接收信号同步方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种单天线的通信场景示意图；

图3为本发明实施例提供的多天线的通信场景示意图；

图4为图3场景下的接收信号同步方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的多天线的通信场景示意图；

图6为图5场景下的接收信号同步方法的流程图；

图7为本发明实施例提供的一种接收设备的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种接收设备的结构示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤的过程或结构的装置不必限于清楚地列出的那些结构或步骤而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程或装置固有的其它步骤或结构。

本发明实施例提供一种接收信号同步方法，该方法可以由接收设备来执行，该接收设备包括一个或多个接收天线。参见图1，图1为本发明实施例提供的一种接收信号同步方法的流程图，如图1所示，该方法包括：

步骤101、获取接收信号的第一符号序列。

可选的，当接收设备只包括一根接收天线时，本实施例中的接收信号为该接收天线接收到的信号。当接收设备包括多根天线时，本实施例中涉及的接收信号为该多根接收天线分集接收到的多个接收信号。

以一根接收天线为例，如图2所示，图2为本发明实施例提供的一种单天线的通信场景示意图。在发射设备端，发射设备通过符号映射处理、过采样处理和成形滤波处理，将二进制的输入数据转换成基带信号，并通过4fsk调制方式对基带信号进行调制，调制后的4fsk信号可以表示为：

其中，a为信号的载波幅度，fc为载波频率，kf为频偏常数，m(τ)为经过成形滤波器的基带信号。

经过信道后，4fsk信号会受到信道衰落、热噪声等影响，接收设备接收到的接收信号可以表示为：

其中h(t)为4fsk信号经过的衰落，在充分扩散环境下一般符合瑞利衰落特征，n(t)为接收设备引入的噪声或干扰。

接收设备在接收到接收信号后，对接收信号进行4fsk解调和成形滤波处理，得到过采样的符号序列(即第一符号序列)。

假设，接收信号的帧长为l，比如，在pdt系统(不局限于pdt系统)中可以为132，但并不局限于132，过采样倍数为n，可利用ln个采样点的第一符号序列进行同步估计(实际中也可以采用大于或小于nl的采样点长度)，得到的第一符号序列可以表示为：

r＝[r0r1…rnl-1]

可选的，本实施例中，多根接收天线时，每根接收天线对应的接收信号的符号序列的获取方法与单天线时的计算方法类似，在这里不再赘述。

步骤102、对所述第一符号序列进行同步估计处理，获得所述第一符号序列中符号的定时偏差值。

可选的，本实施例中可以基于如下算法中的任意一种对第一符号序列进行同步估计处理，获得第一符号序列中符号的定时偏差值：平方滤波算法、同步(sync)算法，匹配滤波算法、内插滤波算法。

本实施例中以平均滤波算法为例，假设，接收设备包括一根接收天线，第一符号序列为r＝[r0r1…rnl-1]，则先对第一符号序列进行平方滤波处理，得到符号序列x：

x＝[|r0|²|r1|²…|rnl-1|²]

进一步的，基于得到的符号序列x计算傅里叶系数x：

基于傅里叶系数x计算第一符号序列中符号的定时偏差值τ：

可选的，本实施例中，当接收设备包括多根接收天线时，每个接收信号的符号序列中符号的定时偏差值的算法与单根接收天线时的计算方法类似，在这里不再赘述。

步骤103、基于所述定时偏差值，对所述第一符号序列进行内插滤波处理，得到同步后的第二符号序列。

承接上例，在计算获得第一符号序列中符号的定时偏差值τ后，根据如下内插滤波算法，获得同步后的第二符号序列yk：

其中，c(i,τ)为插值系数，当n1＝-1,n2＝0时，内插算法退化为线性插值算法，当采样率较高时，线性插值算法即可以获得较好的内插效果。其中，n1表示起始采样点，n2表示最后一个采样点。

可选的，当接收设备包括多根接收天线时，可以先根据上述方法对每个接收信号的符号序列进行同步估计处理，获得每个符号序列中符号的定时偏差值，再对所有符号序列的定时偏差值进行平滑处理，获得目标定时偏差值，进一步的，再基于目标定时偏差值分别对多个接收信号中每个接收信号的符号序列进行内插滤波处理，得到每个接收信号对应的同步后的符号序列。

可选的，还可以先分别对多根接收天线中的每根接收天线进行噪声估计，基于多根接收天线中每个接收天线的噪声估计值，对多个接收信号的符号序列进行最大比合并处理，获得第一符号序列，再基于上述单根接收天线场景下的接收信号同步方法对第一符号序列进行同步处理。

本实施例，通过获取接收信号的第一符号序列，对第一符号序列进行同步估计处理，获得第一符号序列中符号的定时偏移差值，并基于处理获得的定时偏移差值，对第一符号序列进行内插滤波处理，得到同步后的第二符号序列，从而实现了接收信号的同步，提高了接收信号的同步精度和通信系统的同步性能。

图3为本发明实施例提供的多天线的通信场景示意图，图4为图3场景下的接收信号同步方法的流程图，如图4所示，在图1实施例的基础上，该方法包括：

步骤401、获取多根接收天线接收到的多个接收信号中每个接收信号的符号序列。

步骤402、分别对每个接收信号的符号序列进行同步估计处理，获得每个符号序列中符号的定时偏差值。

步骤401-步骤402的执行方式和图1实施例类似在这里不再赘述。

步骤403、对所述多个接收信号的符号序列的定时偏差值进行平滑处理，获得目标定时偏差值。

示例的，假设第i个接收信号的符号序列中符号的定时偏差值为τi,i＝1,2,...,n，则可以根据如下方法计算目标定时偏差值：

在一种可能的方式中，通过对多个接收天线的符号序列中符号的定时偏差值进行线性平均处理，获得目标定时偏差值τ：

其中，n为接收天线的个数。

在另一种可能的方式中，通过分别对多根接收天线中每根接收天线进行噪声估计，基于每根接收天线的噪声估计值，对多个接收信号的符号序列的定时偏差值进行最大比合并处理，获得目标定时偏差值τ：

可选的，在上述两种可能的方式中，针对每根接收天线可以通过如下方法中的任意一种来计算接收天线的噪声估计值：

在一种可能的方式中，可以对接收天线对应的符号序列进行硬判决，通过将符号序列和硬判决序列进行求差处理，得到噪声序列，对噪声序列进行求平均处理获得接收天线的噪声估计值。本实施例中硬判决的方法与现有技术相同在这里不再赘述。

在另一种可能的方式中，可以先对接收天线对应的符号序列进行软比特转换处理，再基于得到的软比特序列进行硬判决处理，得到硬判决序列，通过将软比特序列与硬判决序列进行求差运算，得到噪声序列，对噪声序列进行求平均处理获得接收天线的噪声估计值。本实施例中硬判决的方法与现有技术相同在这里不再赘述。

可选的，根据上述两种可能的方式估计过的噪声估计值，在低信噪比条件下存在噪声估计值偏大的情况，针对这种情况，本实施例可以通过预设的修正算法对噪声估计值进行修正，其具体执行方式与现有技术类似，在这里不再赘述。

步骤404、基于所述目标定时偏差值分别对所述多个接收信号中每个接收信号的符号序列进行内插滤波处理，得到每个接收信号对应的同步后的符号序列。

步骤404的执行方式和步骤103的执行方式类似，在这里不再赘述。

本实施例提供的方法能够提高多天线场景下，单个接收信号的同步精度，以及多个接收信号间的同步精度，提高了多天线通信系统的同步性能。

图5为本发明实施例提供的多天线的通信场景示意图，图6为图5场景下的接收信号同步方法的流程图，如图6所示，该方法包括：

步骤601、获取多根接收天线接收到的多个接收信号中每个接收信号的符号序列。

步骤602、分别对所述多根接收天线中的每根接收天线进行噪声估计。

步骤603、基于所述多根接收天线中每个接收天线的噪声估计值，对所述多个接收信号的符号序列进行最大比合并处理，获得第一符号序列。

步骤604、对所述第一符号序列进行同步估计处理，获得所述第一符号序列中符号的定时偏差值。

步骤605、基于所述定时偏差值，对所述第一符号序列进行内插滤波处理，得到同步后的第二符号序列。

本实施例提供的方法其执行方式与上述图1实施例和图4实施例的执行方式类似，在这里不再赘述。

本实施例提供的方法能够提高多天线场景下，单个接收信号的同步精度，以及多个接收信号间的同步精度，提高了多天线通信系统的同步性能。

图7为本发明实施例提供的一种接收设备的结构示意图，如图7所示，该接收设备包括：

获取模块11，用于获取接收信号的第一符号序列；

第一处理模块12，用于对所述第一符号序列进行同步估计处理，获得所述第一符号序列中符号的定时偏差值；

第二处理模块13，用于基于所述定时偏差值，对所述第一符号序列进行内插滤波处理，得到同步后的第二符号序列。

可选的，所述获取模块11包括：

第一获取子模块，用于获取单根接收天线的接收信号的第一符号序列。

可选的，所述第一处理模块，包括：

第一处理子模块，用于基于如下算法中的任意一种对所述第一符号序列进行同步估计处理，获得所述第一符号序列中符号的定时偏差值：平方滤波算法、同步sync算法，匹配滤波算法、内插滤波算法。

可选的，所述第一处理子模块，具体用于：

在采用所述平方滤波算法时，对所述第一符号序列进行平方滤波处理；

基于平方滤波处理后得到的符号序列计算傅里叶系数；

基于计算获得的傅里叶系数，计算所述第一符号序列中符号的定时偏差值。

本实施例提供的服务器能够用于执行图1实施例所述的方法，其执行方式和有益效果类似，在这不再赘述。

图8为本发明实施例提供的一种接收设备的结构示意图，如图8所示，在图7实施例的基础上，所述获取模块11，包括：

第二获取子模块111，用于获取多根接收天线接收到的多个接收信号中每个接收信号的符号序列。

所述第一处理模块12，包括：

第二处理子模块121，用于分别对每个接收信号的符号序列进行同步估计处理，获得每个符号序列中符号的定时偏差值。

所述第二处理模块13，包括：

平滑处理子模块131，用于对所述多个接收信号的符号序列的定时偏差值进行平滑处理，获得目标定时偏差值；

内插滤波处理子模块132，用于基于所述目标定时偏差值分别对所述多个接收信号中每个接收信号的符号序列进行内插滤波处理，得到每个接收信号对应的同步后的符号序列。

可选的，所述平滑处理子模块131，用于对所述多个接收信号的符号序列的定时偏差值进行线性平均处理，获得目标定时偏差值。

可选的，所述平滑处理子模块131，用于：

分别对所述多根接收天线中的每根接收天线进行噪声估计；

基于所述多根接收天线中每根接收天线的噪声估计值，对所述多个接收信号的符号序列的定时偏差值进行最大比合并处理，获得目标定时偏差值。

本实施例提供的服务器能够用于执行图4实施例所述的方法，其执行方式和有益效果类似，在这不再赘述。

最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解上述实施例方法中的全部或者部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可存储于一计算机可读存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可以为磁盘、光盘、只读存储记忆体(rom)或随机存储记忆体(ram)等。

本发明实施例中的各个功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独的物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现，并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器、磁盘或光盘等。

以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。