一种数据处理的方法及相关设备与流程

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种数据中同步信息的处理方法及相关设备。
背景技术：
：在数字通信中，信息流是用若干个码元组成一个“字”，又用若干个字组成“句”。对于时分多路信号，在接收端要正确区分出各路信号，并根据发送端合路的规律进行正确分路。因此，为了使接收端能正确分离各路信号，发送端在数字信息流中插入一些特殊码组作为每群头尾的标记。如，该特殊码组可以为同步序列，同步序列是一组局部自相关函数具有尖锐单峰特性的特殊序列。接收端检测并获取这一标记的过程，称为群同步。为了达到可靠的通信的目的，通常的方法中，接收机在检测到同步信息时，建立可靠的同步，继续判断接下来两帧是否也检测到同步信息，满足则认为进入同步状态；否则就舍弃之前的帧，继续停留在捕捉态。同步态时，惯性维持同步状态，通常方法中，选择的策略可以是连续多次(如，3次)未检测到同步信息，认为进入到失步状态。但是由于中断或者外界干扰，可能检测不到同步信息，一般如果连续三次丢失同步信息，就进入捕捉态。目前的窄带物理层设计是依照群同步的设计思想，为失步后的惯性维持留有设计余量。但是，这个设计余量也为使用带来了一个问题：失步后的前2帧如何有效的利用。通常方法中选用直接利用失步后头2帧，用户将会在语音结束后，仍然收到杂音，严重影响用户体验。或者直接丢弃失步后的头2帧，导致弱信号接收的语音断续，影响用户听音效果。技术实现要素：本发明实施例提供了一种数据处理的方法，用于对已丢帧帧进行重新分辨、筛选，从而增强弱信号下的同步维持能力。第一方面，本发明实施例提供了一种数据处理的方法，包括：对接收信号进行同步信息检测，确定进入同步态；在同步态下，若在同步维持周期内未检测到同步信息，则确定未检测到同步信息的数据帧的数据方差；判断所述数据方差是否满足方差门限；若所述数据方差满足方差门限，则确定数据帧有效；若所述数据方差不满足方差门限，则确定数据帧无效。在一种可能的实现方式中，所述对接收信号进行同步信息检测，确定进入同步态，包括：对接收信号进行同步信息的互相关运算，得到相关峰信号；判断相关峰信号是否超过同步有效门限；若相关峰信号超过同步有效门限，则确定进入同步态。在一种可能的实现方式中，所述计算数据方差包括：p(n)=Σl=0L-1r(n-l)/L]]>v(n)=Σl=0L-1[r(n-l)-p(n)]2/L]]>其中，r(n-l)为接收信号，n表示基准样本点序号，l表示相对于n的序号偏移量，l小于n；L表示样本点的个数，p(n)表示对L个样本点求其平均值，v(n)表示方差。在一种可能的实现方式中，对接收信号进行同步信息检测包括：通过匹配滤波器或能量检测对接收信号进行同步信息检测。在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：接收信号，得到解调信号符号值；对不同信噪比下解调信号符号值进行方差进行统计，得到方差门限值。第二方面，本发明实施例提供了一种数据处理的装置，包括：检测模块，用于对接收信号进行同步信息检测，确定进入同步态；确定模块，用于在同步态下，若在同步维持周期内所述检测模块未检测到同步信息，则确定未检测到同步信息的数据帧的数据方差；判断模块，用于判断所述计算模块计算的所述数据方差是否满足方差门限；若所述数据方差满足方差门限，则确定数据有效；若所述数据方差不满足方差门限，则确定数据无效。在一种可能的实现方式中，所述确定模块，还用于对接收信号进行同步信息的互相关运算，得到相关峰信号；所述确定模块，还用于判断所述相关峰信号是否超过同步有效门限；若相关峰信号超过同步有效门限，则确定进入同步态。在一种可能的实现方式中，所述确定模块，还用于按照如下方式计算数据方差：p(n)=Σl=0L-1r(n-l)/L]]>v(n)=Σl=0L-1[r(n-l)-p(n)]2/L]]>其中，r(n-l)为接收信号，n表示基准样本点序号，l表示相对于n的序号偏移量，l小于n；L表示样本点的个数，p(n)表示对L个样本点求其平均值，v(n)表示方差。在一种可能的实现方式中，所述检测模块，还用于通过匹配滤波器或能量检测对接收信号进行同步信息检测。第三方面，本发明实施例提供了一种接收机，包括：存储器，用于存储计算机可执行程序代码；收发器，以及处理器，与所述存储器和所述收发器耦合；其中所述程序代码包括指令，当所述处理器执行所述指令时，所述指令使所述接收机执行如上述第一方面的方法。从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：本发明实施例中，若在同步维持周期内未检测到同步信息，则确定以数据方差作为判决参数，进一步确定未检测到同步信息的数据帧的数据方差，通过数据方差是否满足方差门限来判断该数据帧是否有效，对已丢数据帧进行了重新分辨和筛选，可有效的区分有效信号和噪声。弱信号通信下，对于动态衰落信道，显著提升系统的同步稳定性，使得用户语音通话更连续，更流畅。附图说明图1为本发明实施例中一种数据处理的方法的一个实施例示意图；图2为本发明实施例中数据帧同步时序示意图；图3为本发明实施例中相同虚警概率不同信噪比下的能量检测曲线示意图；图4为本发明实施例中相同虚警概率不同信噪比下的匹配滤波器检测曲线示意图；图5为本发明实施例中外场测试样本的数据和噪声方差统计分布示意图；图6为本发明实施例中一种数据处理装置的结构示意图；图7为本发明实施例中一种接收机的结构示意图。具体实施方式本发明实施例提供了一种数据处理的方法，用于对仍满足实际通话效果余量的已丢帧重新进行分辨、筛选，从而增强弱信号下的同步维持能力，使得用户语音通话更连续，更流畅。为了方便理解，先对群同步系统性能作简要介绍：群同步系统性能主要考虑两个指标：漏检率，虚检率。要建立可靠的同步，虚检概率要低。在建立同步后，需要具备一定的抗干扰能力，不会频繁中断或失步，漏检概率要低。因此，为了满足上述要求和性能，可将群同步的工作划分为两种状态：捕捉态和同步态。捕捉态时，为了建立可靠的同步，若已检测到同步信息前提下，继续判断接下来预置数量的数据帧(例如，两帧)是否也检测到同步信息，若满足则认为进入同步态；若未检测到同步信息，就舍弃之前的数据帧，继续停留在捕捉态。同步态时，由于中断或者外界干扰，可能干扰了同步信息的检测，这时，需要判断是否为真的失步，一般如果连续三次丢失同步信息，就进入捕捉态。倘若不增加对失步真假的判断，很容易在干扰等情况下出现频繁中断。例如，当接收机处于较弱的接收信噪比时，存在同步信息被破坏的可能，而往往此时数据帧序列还存在可用的余量。本发明实施例提供了一种数据处理的方法，该方法通过对仍满足实际通话效果余量的数据帧重新进行分辨、筛选，从而增强弱信号下的同步维持能力。请参阅图1所示，下面对本发明实施例提供的数据处理的方法的一个实施例进行说明。步骤101、对接收信号进行同步信息检测，确定进入同步态。检测同步信息的方法具体可以为：对接收信号进行同步信息的互相关运算，得到相关峰信号，然后，判断相关峰信号是否超过同步有效门限；若相关峰信号超过同步有效门限，则确定进入同步态；例如，同步有效门限的百分比可以为70％。本发明实施例中对于同步有效门限只是举例说明，而非限定性说明。本发明实施例中，可以通过匹配滤波器或能量检测器，对进行同步信息检测。优选的，可以通过匹配滤波器对进行同步信息检测。本发明实施例通过对匹配滤波器和能量检测器的性能比较，确定优选的方式为匹配滤波器检测。在窄带设计中，例如，警用数字集群标准(PoliceDigitalTrunking，缩写：PDT)或数字无线对讲标准(DigitalMobileRadio，缩写：DMR)，整个通信系统是一种协作式通信方式，即通信的双方都知道对方的调制方式、同步字样等，接收方已经获得发送方的先验知识。在理论上，基于协作通信的匹配滤波方式，可以使得解调输出信噪比在最佳采样时刻最大化。请参阅图2所示，相同虚警概率不同信噪比下的能量检测曲线。图3所示，相同虚警概率不同信噪比下的匹配滤波器检测曲线。从上图3可以看出相同虚警概率和采样数时，信噪比大的检测概率越大。但是与图2的能量将侧相比，在同一虚警概率、同一信噪比的情况下，匹配滤波器检测的性能要很大的优于能量检测。在-20dB时，匹配滤波器检测的性能要比能量检测在信噪比为-10dB时的性能还要好，所以，匹配滤波检测的性能要远优于能量检测法。步骤102、在同步态下，若在同步维持周期内未检测到同步信息，则确定在所述周期内未检测到所述相关信息的数据帧的数据方差。在同步态下，若在同步维持周期内未检测到同步信息，则确定以数据方差作为判决参数。本发明实施例中，同步维持周期可以为3帧，可以结合图2进行理解，具体的，可以为：a、在同步态下，检测当前数据帧的同步信息，若检测到同步信息，则置当前数据帧的标识(udflag)为0。在步骤a中，另一种优选的可能的实现方式可以为：检测当前数据帧的同步信息，若检测到同步信息，再判断当前帧的数据方差是否满足数据方差门限，是，则确定该数据帧有效，否则丢弃。若存在噪声干扰的情况下，如果噪声自相关运算后超过门限值，则也可能确定检测到同步信息。但是若进一步的增加数据方差的判断，噪声引入的同步信息不会满足方差门限，仍然会被判定为无效帧。这样，引入方差判断相比连续检测多帧建立同步的建立时间更短。b、继续对当前数据帧的同步信息进行检测，若当前数据帧中未检测到同步信息，且前一帧的udflag为0，则置当前帧udflag为1；若前一帧的udflag为1，则置当前帧udflag为2；若前一帧udflag为2或3，则置当前帧为3。c、对udflag为1或2的帧进行数据方差计算。如果连续超过3帧，应该直接判定为无效帧。本发明实施例中，由于存在对开始失步后头2帧的惯性标志维持。因此，这2帧可以通过一定判定准则补偿回来。在已经建立同步后，一旦噪声破坏掉同步序列，此时应该对连续失步后的头两帧进行“补救”，也可以理解为“补帧”，通过补帧重新进行筛选和判断，确定这两帧是否是真的失步，从检测不到帧同步信息到确定失步，需要经历3帧的时间。可以理解的是，对于失步的确定，加入方差判定后实现了连续3帧失步校核的目的，可以有效地减少漏检概率，更好地克服弱信号时频繁中断。具体的，可以按照如下方法计算数据方差。由于任何同步都需检测是否存在有用信号或噪声，以使接收机可以清晰的进行接收判决。通常这个问题可以归结为一个二元假设问题，那么，接收信号的二元假设检验模型表示为：H0:r(t)=n(t)H1:r(t)=h(t)*x(t)+n(t)]]>其中，H0表示在该频段授权用户信号不存在，检测器接收端只存在噪声。H1表示检测器接收端同时接收到噪声和授权用户信号。其中，其中n(t)～N(0,σ2)为高斯白噪声，r(t)表示用户接收到的信号序列，x(t)表示主用户发送的信号序列，h(t)表示信道冲激响应，*表示卷积，t为观测时间。根据r(t)构造相应的检验统计量T(r)，该检验统计量T(r)是从信号中提取的信号特征量，可以用来对信号进行识别。例如，T(r)可以是信号频率、相位、功率等。根据T(r)构建数据方差，可以通过如下公式计算数据方差：p(n)=Σl=0L-1r(n-l)/L]]>v(n)=Σl=0L-1[r(n-l)-p(n)]2/L]]>其中，r(n-l)为接收信号，n表示基准样本点序号，l表示相对于n的序号偏移量，l小于n；L表示样本点的个数，p(n)表示对L个样本点求其平均值，v(n)表示数据方差。步骤103、判断所述数据方差是否满足方差门限；若所述数据方差满足方差门限，执行步骤104；若所述数据方差不满足方差门限，则执行步骤105。依据v(n)及判决规则得到：v(n)><D0D1λ]]>其中，λ为方差门限。D0和D1，分别表示判决授权用户不存在(也可以理解为噪声)和存在两种情况。频谱感知的性能主要用下面三种概率来衡量:检测概率Pd＝P(D1/H1)、虚警概率Pf＝P(D1/H0)和丢失概率Pm＝P(D0/H1)。Pd越高感知准确度越高，这是所希望的；若Pf过高会导致频谱利用率降低，失去一些接入机会，所以越小越好；Pm＝1-Pd过高将导致对授权用户的严重干扰，然而他们的大小与判决门限的选取有很大关系，增高判决门限则Pf会降低但会使得Pm增加，反之亦然。那么，如何确定λ值较为合理，本发明实施例中，提供了两种确定λ值的方法：1、理论值；2、实验值。下面对理论值和实验值进行分别介绍：理论值：接收信号，先得到接收解调后信号符号的理论值；对一帧信号(例如100个样本)进行统计，求得其方差，该方差即为λ的理论值。实验值：可以通过在实验室环境下测试得到，利用仪器对信道机灌入不同强度信号(时分复用模式)，单时隙发射，这样即可在接收端接收一个时隙为有效信号，一个时隙为噪声，记录统计足够测试样本。具体的步骤如下：(1)对待测设备输入不同大小值的有效信号，待测设备统计不同信号强度下的数据方差；(2)对待测设备不输入有效信号(此时输入为噪声)，不同信号强度下的数据方差；本步骤得到的是噪声方差，噪声方差是在没有有效信号，统计得到的接收解调噪声方差是在输入没有有效信号，统计得到的接收解调信号的方差。设r(n-l)为接收信号，n表示基准样本点序号，l表示相对于n的序号偏移量，l小于n；L表示样本点的个数，p(n)表示对L个样本点求其平均值，v(n)表示方差。公式如下：p(n)=Σl=0L-1r(n-l)/L]]>v(n)=Σl=0L-1[r(n-l)-p(n)]2/L]]>(3)统计出(1)下测试数据方差的最大值；(4)统计出(2)下测试数据方差的最小值；(5)对第(3)步中的最大值和第(4)步中的最小值求取其中间值，作为λ值。不同信号强度下的接收端数据方差统计值，如下表1所示：表1步骤104、则确定数据有效，将该数据帧保留。udflag为1或2的帧的数据方差满足数据方差门限，是则认为有效，判为有效帧，将该数据帧保留。步骤105、则确定数据无效，将该数据帧丢弃。udflag为1或2的帧的数据方差不满足数据方差门限，判为无效帧，将该数据帧丢弃。对udflag为3的帧直接丢弃。可以理解的是，本发明实施例中以数据方差作为判决参数的原因为：可以高效区分有效信号和噪声。对于调制系统，在接收机鉴频时，噪声的解调功率谱函数呈现高通特性，即为一凹函数。而本身的调制信号解调后为基带信号，因此，若是噪声，解调后将呈现很大的波动性，依赖方差的方式能够体现此种波动特性；通过方差的检测可以对噪声的检测更敏锐。同步信息的个数小于数据个数，在低信号强度下，依赖数据方差有比同步字样更好区分噪声和数据的能力。下面通过仿真实验分别对在实验室和外场实际环境，通过回归性测试验证方差补帧后的效果进行了验证：(1)实验室环境——静态信道测试条件：AEROFLEX3920综合测试仪作为4FSK信源，设定相应信号强度灌入信道机。根据测试需要选择一定范围的测试参数进行测试。例如，测试中选择信号强度-120dBm，方差门限1194，相关峰门限百分比70％，同步允许误比特数为5。请参阅表2所示，未加入方差补帧检测结果统计如下：表2有效帧无效帧总帧数漏检率虚检率时隙1帧数-有用信号+噪声1489681220691489680.18060时隙2帧数-噪声0148968148968——0请参阅表3所示，加入方差补帧检测结果统计如下：表3有效帧无效帧总帧数漏检率虚检率时隙1帧数-有用信号+噪声20574114942072350.00720时隙2帧数-噪声0207235207235——0有上表2和3所示，加入方差补帧检测结果相对于通常方法中未加入方差补帧检测结构中，漏检率极大的降低，漏检率降低为1/25，性能明显提高。(2)外场环境——动态信道实施条件：实际外场测试，选择一接收场强波动点，通过对讲机通话，在基站信道机侧抓取空口(上行)数据，最后由Matlab后处理空口数据。测试中进行十轮，每轮报数字1～10各5组。后处理中根据方差门限不同值处理后解码。分析结果：统计发现，未加入方差补帧，最好的情况为丢失样本24个；加入方差补帧后，丢失样本数量为3个。同时，请结合图5进行理解，图5位第六样本的数据和噪声方差统计分布示意图。听音样本6(统计50组)的语音，其中有段明显丢失的话音，在补帧后明显变得清晰易懂。本发明实施例中，若在同步维持周期内未检测到同步信息，则确定以数据方差作为判决参数，进一步确定未检测到同步信息的数据帧的数据方差，通过数据方差是否满足方差门限来判断该数据帧是否有效，对已丢数据帧进行了重新分辨和筛选，可有效的区分有效信号和噪声。无需对群同步维持能力重新设计复杂流程，没有额外增加处理延时；弱信号通信下，对于动态衰落信道，显著提升系统的同步稳定性，使得用户语音通话更连续，更流畅。上面对本发明实施例中的一种数据处理的方法进行了描述，下面对该方法应用的装置进行描述，请参阅图6所示，本发明提供的一种数据处理的装置的一个实施例包括：接收模块604，用于接收发送端发送的信号；检测模块601，用于对接收信号进行同步信息检测，确定同步态；确定模块602，用于在同步态下，若在同步维持周期内所述检测模块未检测到同步信息，则确定未检测到同步信息的数据帧的数据方差；判断模块603，用于判断所述计算模块计算的所述数据方差是否满足方差门限；若所述数据方差满足方差门限，则确定数据有效；若所述数据方差不满足方差门限，则确定数据无效。可选的，所述确定模块602，还用于对接收信号进行同步信息的互相关运算，得到相关峰信号；所述确定模块602，还用于判断所述相关峰信号是否超过同步有效门限；若相关峰信号超过同步有效门限，则确定进入同步态。可选的，所述确定模块602，还用于按照如下方式计算数据方差：p(n)=Σl=0L-1r(n-l)/L]]>v(n)=Σl=0L-1[r(n-l)-p(n)]2/L]]>其中，r(n-l)为接收信号，n表示基准样本点序号，l表示相对于n的序号偏移量，l小于n；L表示样本点的个数，p(n)表示对L个样本点求其平均值，v(n)表示方差。可选的，所述检测模块601，还用于通过匹配滤波器检测或能量检测对接收信号进行同步信息检测。进一步的，图6中的装置是以功能模块的形式来呈现。这里的“模块”可以指特定应用集成电路(application-specificintegratedcircuit，ASIC)，电路，执行一个或多个软件或固件程序的处理器和存储器，集成逻辑电路，和/或其他可以提供上述功能的器件。在一个简单的实施例中，各模块可以通过图7的收发器701、处理器702和存储器703来实现。存储器703，用于存储计算机可执行程序代码；收发器701，用于接收信号；处理器702，与所述存储器和所述收发器耦合。其中所述程序代码包括指令，当所述处理器执行所述指令时，所述指令使所述接收机执行图1对应的实施例中的方法。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的接收机，装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，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，也可以采用软件功能单元的形式实现。所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品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)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。以上所述，以上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精神和范围。当前第1页1 2 3