一种基于GMSK信号的同步方法、装置和计算机可读存储介质与流程

一种基于gmsk信号的同步方法、装置和计算机可读存储介质
技术领域
1.本技术涉及通信技术领域，具体涉及一种基于gmsk信号的同步方法、装置和计算机可读存储介质。


背景技术：

2.高斯最小频移键控(gaussian filtered minimum shift keying，gmsk)调制解调方案具备包络恒定、频谱紧凑以及带外辐射小等特点，成为数字集群通信技术中较为成熟的调制解调技术方案之一；对于gmsk信号通常采用差分鉴相解调算法，在解调过程中需要先根据前序数据计算最佳采样点，后序数据依据最佳采样点进行频偏矫正和维特比解调。然而在实际应用场景中，信号源可能频繁切换，不同信号源产生的gmsk信号对应的最佳采样点位置可能存在差异，即使是同一信号源也可能根据业务需求随时切换接收频点，进而改变最佳采样点，此外，同一信号源即使不进行任何人为操作，其最佳采样点也表现出长程不稳定性。因此，对于无载波状态下接收到的gmsk突发信号，根据前序噪声信号计算获得的最佳采样点对后序有效载波数据的解调没有参考价值，此时如果强行使用或者重置解调参数都会影响该gmsk突发信号的解调性能，致使解调性能较差。


技术实现要素：

3.本技术提供一种基于gmsk信号的同步方法、装置和计算机可读存储介质，能够提升同步位置的计算精度，提高gmsk信号的解调性能。
4.为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：提供一种基于gmsk信号的同步方法，该方法包括：接收gmsk信号，以构建待解调缓存队列，其中，待解调缓存队列包括对gmsk信号进行处理生成的差分相位信号；在待解调缓存队列达到预设长度时，基于待解调缓存队列计算最佳采样点；从待解调缓存队列中取出部分差分相位信号，对部分差分相位信号进行解调，得到第一解调信号；在第一解调信号包括预设训练序列时，构建已解调缓存队列，基于已解调缓存队列计算最佳采样点，其中，已解调缓存队列包括参与解调的差分相位信号；将最佳采样点的位置作为同步位置。
5.为解决上述技术问题，本技术采用的另一技术方案是：提供一种同步装置，该同步装置包括互相连接的存储器和处理器，其中，存储器用于存储计算机程序，计算机程序在被处理器执行时，用于实现上述技术方案中的基于gmsk信号的同步方法。
6.为解决上述技术问题，本技术采用的另一技术方案是：提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质用于存储计算机程序，计算机程序在被处理器执行时，用于实现上述技术方案中的基于gmsk信号的同步方法。
7.通过上述方案，本技术的有益效果是：先通过对接收到的gmsk信号进行处理来生成差分相位信号，然后对差分相位信号进行存储，建立待解调缓存队列；在待解调缓存队列的队列长度达到预设长度时，基于待解调缓存队列计算最佳采样点；再对待解调缓存队列中的部分差分相位信号进行解调，生成第一解调信号；然后对第一解调信号进行检测，如果
检测到第一解调信号中包含预设训练序列，则利用第一解调信号来构建已解调缓存队列，并利用已解调缓存队列来计算出最佳采样点，最佳采样点对应的位置即为同步位置。通过是否检测到训练序列区分接收gmsk信号的有效性，分别构建待解调缓存队列与已解调缓存队列来计算出最适合进行信号同步的位置，利用信号自身算出最佳采样点，并可将该最佳采样点应用于自身的gmsk解调过程中，有效克服gmsk解调过程中后序数据解调过程完全依赖前序数据的同步位置的局限性，有助于提高gmsk信号的解调性能。
附图说明
8.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
9.图1是本技术提供的基于gmsk信号的同步方法一实施例的流程示意图；
10.图2是本技术提供的基于gmsk信号的同步方法另一实施例的流程示意图；
11.图3是本技术提供的待解调缓存队列的示意图；
12.图4是本技术提供的已解调缓存队列的示意图；
13.图5是本技术提供的同步装置一实施例的结构示意图；
14.图6是本技术提供的计算机可读存储介质一实施例的结构示意图。
具体实施方式
15.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
16.请参阅图1，图1是本技术提供的基于gmsk信号的同步方法一实施例的流程示意图，该方法包括：
17.步骤11：接收gmsk信号，以构建待解调缓存队列。
18.在接收设备启动后，默认处于无载波前过渡状态，在无载波前过渡状态，不断接收gmsk信号，同时对接收到的gmsk信号进行差分鉴相处理，生成差分相位信号。具体地，分别对接收到的i、q两路gmsk信号进行1比特延迟处理，将i路gmsk原始信号与q路gmsk延迟信号进行乘积运算得到第一乘积运算信号，将q路gmsk原始信号与i路gmsk延迟信号进行乘积运算得到第二乘积运算信号，最后将第一乘积运算信号与第二乘积运算信号相减得到相位差，即为差分相位信号，进一步地，可通过反三角函数将差分相位信号处理至落在区间[-π/2,π/2]。
[0019]
将生成差分相位信号存入待解调缓存队列，直至待解调缓存队列达到预设长度，即该待解调缓存队列包括对gmsk信号进行处理生成的差分相位信号。
[0020]
步骤12：在待解调缓存队列达到预设长度时，基于待解调缓存队列计算最佳采样点。
[0021]
由于每个比特的解调信号是通过预设数量个采样点的差分相位信号参与解调运
算获得，预设数量的采样点中参与计算可以获得最接近真实解调信号的采样点即为最佳采样点。因此，在利用待解调缓存队列计算出最佳采样点时，先将待解调缓存队列中所有差分相位信号以预设数量为一组按照时间顺序进行排序以分成若干组，即每组差分相位信号包含预设数量个采样点的差分相位信号，并对每组差分相位信号进行标号，生成预设数量个序号；然后将所有差分相位信号中序号相同的采样点的差分相位信号的代数和累加，得到预设数量的差分相位信号的差分相位代数和累加值，将差分相位代数和累加值最大的序号对应的采样点记为最佳采样点。
[0022]
步骤13：从待解调缓存队列中取出部分差分相位信号，对部分差分相位信号进行解调，得到第一解调信号。
[0023]
在构建出待解调缓存队列后，按照存入顺序从待解调队列中依次取出部分差分相位信号，然后对这些差分相位信号进行解调，得到第一解调信号；具体地，为维持待解调缓存队列的稳定，每存入1比特的差分相位信号，可从待解调缓存队列中依次取出1比特的差分相位信号进行gmsk解调。
[0024]
步骤14：在第一解调信号包括预设训练序列时，构建已解调缓存队列。
[0025]
如果在差分相位信号解调输出的序列中检测到预设的训练序列，则进入有载波前过渡状态；在有载波前过渡状态，对已经接收的gmsk信号进行差分鉴相运算，将生成的差分相位信号存入待解调缓存队列，以待解调缓存队列作为输入来计算最佳采样点；再将待解调缓存队列中的信号全部解调输出，进入有载波状态。
[0026]
在有载波状态，对所有参与第一解调信号解调过程的差分相位信号进行存储，以构建已解调缓存队列，已解调缓存队列最多可存储指定长度的差分相位信号。
[0027]
步骤15：基于已解调缓存队列计算最佳采样点。
[0028]
已解调缓存队列包括参与解调的差分相位信号，可将已解调缓存队列中的所有差分相位以预设数量采样点为一组，按照时间进行排序分成若干组，每组包含预设数量采样点的差分相位，分别标记预设数量个序号，对所有差分相位信号中序号相同的采样点进行差分相位代数和累加运算，得到预设数量的差分相位的代数和累加值，将差分相位代数和最大的序号对应的采样点记为最佳采样点。
[0029]
步骤16：将最佳采样点的位置作为同步位置。
[0030]
在计算出最佳采样点后，可将该最佳采样点所在的位置作为同步位置，利用该同步位置进行与发送设备的收发同步。
[0031]
本实施例的方案可应用于采用gmsk方案的专网设备和公网设备中，提供了一种在数字集群无线通信技术中计算同步位置的方法，可以根据信号自身算出最佳采样点，并应用于自身的gmsk解调过程中。相比传统技术中后续信号解调完全依赖前序信号的方式，该方法通过识别gmsk信号特征，分别求解最佳采样点，可以避免引入干扰信号，获得较高的同步精度，提高gmsk信号的解调性能。
[0032]
请参阅图2，图2是本技术提供的基于gmsk信号的同步方法另一实施例的流程示意图，该方法包括：
[0033]
步骤201：接收第一比特的gmsk信号，对第一比特的gmsk信号进行差分鉴相运算，得到差分相位信号，并将差分相位信号存入待解调缓存队列。
[0034]
将第一比特记作x比特，其可以为1比特或2比特；在接收设备启动后处于无载波前
过渡状态，可接收x比特的gmsk信号，然后对gmsk信号进行差分鉴相运算，将计算得到的差分相位信号存入待解调缓存队列，此时不进行最佳采样点的计算，无gmsk解调信号输出。
[0035]
步骤202：判断待解调缓存队列的长度是否达到预设长度。
[0036]
将预设长度记作n(n》0)比特，若待解调缓存队列的长度达到n比特，则进入稳定无载波状态，执行步骤203；若待解调缓存队列的长度小于n比特，则返回接收第一比特的gmsk信号，对第一比特的gmsk信号进行差分鉴相运算，得到差分相位信号的步骤，即返回执行步骤201，直至待解调缓存队列的长度达到预设长度。进一步地，n的具体数值可根据物理层突发结构特征确定，物理层包括但不限于预设训练序列与位于预设训练序列之后的有效序列，n不超过训练序列之后的有效序列的长度与预设训练序列的长度之差。
[0037]
步骤203：基于待解调缓存队列中的差分相位信号计算最佳采样点。
[0038]
以(n+x)比特的待解调缓存队列作为输入来计算最佳采样点，该最佳采样点可对此次解调过程提供参考；具体地，将所有差分相位信号以预设数量为一组按照时间顺序进行排序，分成若干组，每组差分相位信号包含预设数量个采样点的差分相位信号，分别对每组差分相位信号进行标记，以生成预设数量个序号，将所有差分相位信号中序号相同的采样点的差分相位信号的代数和累加，得到预设数量个采样点的差分相位代数和累加值；将差分相位代数和累加值最大的序号对应的采样点记作最佳采样点，将该最佳采样点作为可参与解调过程的最佳采样点。
[0039]
步骤204：接收第二比特的gmsk信号，对第二比特的gmsk信号进行差分鉴相运算，得到差分相位信号，将差分相位信号存入待解调缓存队列。
[0040]
此时设备处于稳定无载波状态，可接收x比特的gmsk信号，对该gmsk信号进行差分鉴相运算得到差分相位信号，将差分相位信号存入待解调缓存队列；具体地，每个比特的差分相位信号包括预设数量个采样点的差分相位。
[0041]
步骤205：依次从待解调缓存队列中取出差分相位信号作为待解调信号，对待解调信号进行解调，得到第一解调信号。
[0042]
在稳定无载波阶段，为维持n比特的待解调缓存队列的稳定，每存入x比特的差分相位信号，可依次从待解调缓存队列中取出x比特的差分相位信号进行gmsk解调，每个比特的第一解调信号包括预设数量个采样点的差分相位信号。
[0043]
步骤206：判断第一解调信号是否包含预设训练序列。
[0044]
若解调输出的序列中检测到有效的训练序列，则进入有载波前过渡状态，执行步骤207；若解调输出的序列中未检测到有效的训练序列，则返回依次从待解调缓存队列中取出差分相位信号作为待解调信号的步骤，即执行步骤205。
[0045]
可以理解地，在设备处于稳定无载波状态时，如果首次检测到预设训练序列，即开始启动计时，而且在后续再次检测到预设训练序列，需要重置计时。
[0046]
步骤207：若第一解调信号包含预设训练序列，则重置计时时间，接收第三比特的gmsk信号，对第三比特的gmsk信号进行差分鉴相运算，得到差分相位信号，将差分相位信号存入待解调缓存队列；并对待解调缓存队列中的所有差分相位信号进行解调，得到第二解调信号，以构建已解调缓存队列。
[0047]
当设备处于有载波前过渡状态时，接收x比特的gmsk信号，对接收到的x比特的gmsk信号进行差分鉴相运算，将生成的差分相位信号存入待解调缓存队列；以(n+x)比特的
待解调缓存队列作为输入来计算最佳采样点；为释放时间延迟，将(n+x)比特的待解调缓存队列全部解调输出，得到第二解调信号，随后进入有载波状态；在有载波状态，将参与第二解调信号的解调过程的所有差分相位信号存入已解调缓存队列，即已解调缓存队列包括参与第二解调信号的解调的所有差分相位信号，以建立m比特的已解调缓存队列，m可以为物理层突发序列的长度的3-4倍。
[0048]
步骤208：接收第四比特的gmsk信号，对第四比特的gmsk信号进行差分鉴相运算，得到差分相位信号。
[0049]
设备处于稳定有载波状态，接收x比特的gmsk信号，对该x比特的gmsk信号进行差分鉴相运算，生成相应的差分相位信号。
[0050]
步骤209：判断差分相位信号与第二解调信号是否为有效信号。
[0051]
计算利用当前所接收的第四比特的gmsk信号生成的差分相位信号与预设训练序列之间的距离，如果利用第四比特的gmsk信号生成的差分相位信号与已解调缓存队列中相应的差分相位信号处于预设训练序列之后的n比特连续序列范围内，则为有效信号。
[0052]
步骤210：若差分相位信号与第二解调信号为有效信号，则基于差分相位信号与第二解调信号对应的差分相位信号计算最佳采样点。
[0053]
如果第四比特的x比特gmsk信号对应的差分相位信号及其前序的m比特的已解调缓存队列为有效信号，则以x比特gmsk信号对应的差分相位信号和m比特的已解调缓存队列作为输入计算最佳采样点。
[0054]
步骤211：若差分相位信号或第二解调信号不为有效信号，则将上一次最佳采样点作为最佳采样点。
[0055]
如果第四比特的x比特gmsk信号对应的差分相位信号及其前序的m比特的已解调缓存队列不为有效信号，则它们可能为噪声信号，因此不能参与最佳采样点的计算，否则会引入噪声干扰，由于最佳采样点在短程范围内无明显变化，可使用上一次最佳采样点的计算结果作为此次最佳采样点应用于此次解调过程。
[0056]
步骤212：将最佳采样点的位置作为同步位置。
[0057]
在计算出最佳采样点后，可将该最佳采样点所在的位置作为同步位置，利用该同步位置进行与发送设备的收发同步。
[0058]
步骤213：对第四比特gmsk信号生成的差分相位信号进行解调，得到第三解调信号。
[0059]
为维持m比特的已解调缓存队列稳定，新接收到的x比特的第四比特gmsk信号，需要立即进行gmsk解调，防止出现延迟；具体地，对第四比特的gmsk信号进行解调，得到第三解调信号；然后判断第三解调信号是否包含预设训练序列；若第三解调信号包含预设训练序列，则重置计时时间，返回接收第四比特的gmsk信号的步骤；若第三解调信号不包含预设训练序列，则判断当前统计时间是否超过预设时间；若当前统计时间超过预设时间，即长时间检测不到预设训练序列，则执行构建待解调缓存队列的步骤；若当前统计时间未超过预设时间，则返回接收第四比特的gmsk信号的步骤。
[0060]
本实施例提供了一种适用于gmsk信号的同步位置的计算方法，可应用于对讲机，在设备接收gmsk信号的过程中通过识别解调输出序列，来区分无载波状态、有载波状态以及两者之间的转换状态；在无载波状态下，通过构建待解调缓存队列实现接收与解调过程
的固定延迟，以待解调的x比特的gmsk信号及其后序的n比特的待解调缓存队列作为输入来计算最佳采样点；在有载波状态下，释放接收与解调过程之间的固定延时，构造已解调缓存队列，在确定待解调的x比特的差分相位信号及其前序的m比特的已解调缓存队列为有效信号的条件下，以它们作为输入来计算最佳采样点；具体地，以x为1、n为128为例，接收设备在无载波状态、有载波状态及两者之间的转换状态下的同步位置的计算包含以下步骤：
[0061]
(1)接收设备在启动后，默认处于无载波前过渡状态，执行步骤(2)。
[0062]
(2)在无载波前过渡状态，接收1比特的gmsk信号，进行差分鉴相运算，将生成的差分相位信号存入待解调缓存队列，如图3所示；若待解调缓存队列的长度未达到128比特，则不进行最佳采样点计算，无gmsk解调信号输出，继续执行步骤(2)；若待解调缓存队列的长度达到128比特，则进入稳定无载波状态，执行步骤(3)。
[0063]
(3)在稳定无载波状态，接收1比特的gmsk信号，进行差分鉴相运算，将生成的差分相位信号存入待解调缓存队列，并以129比特的待解调缓存队列作为输入计算各采样点的差分相位代数和，代数和最大值对应的采样点即为最佳采样点。
[0064]
为维持n比特的待解调缓存队列的稳定，从待解调缓存队列的队首取出1比特的gmsk信号进行gmsk解调；若解调输出的序列中检测到有效的训练序列，则进入有载波前过渡状态，执行步骤(4)，否则执行步骤(3)；进一步地，将利用新接收到的x比特的gmsk信号计算得到的差分相位信号记作新存入信号，将待解调缓存队列中当前待解调的差分相位信号记作待解调信号，由图3可知，新存入的信号与待解调信号相距(n-x)个比特，即接收到的gmsk信号与待解调的gmsk信号之间存在延迟。
[0065]
(4)在有载波前过渡状态，接收1比特的gmsk信号，进行差分鉴相运算，将生成的差分相位信号存入待解调缓存队列，并以129比特的待解调缓存队列作为输入计算各采样点的差分相位的代数和，代数和最大值对应的采样点即为最佳采样点。
[0066]
为释放时间延迟，需将129比特的待解调缓存队列中的信号全部解调输出，随后进入稳定有载波状态，执行步骤(5)。
[0067]
(5)在稳定有载波状态，对步骤(4)生成的解调信号进行存储，建立已解调缓存队列，用于保存已解调的有效差分相位信号，如图4所示，m可以是1536。接收1比特的gmsk信号，进行差分鉴相运算，若待解调的1比特的差分相位信号及其前序的1536比特的已解调缓存队列中的信号落在预设训练序列之后的128比特范围内，则判定待解调的1比特的差分相位信号与已解调缓存队列中的信号是有效信号，将它们作为输入计算各采样点的差分相位的代数和，代数和最大值对应的采样点即为最佳采样点，否则使用上一次计算的最佳采样点，该方式可获得准确的最佳采样点而不会引入无载波状态下的噪声信号。
[0068]
由于固定延迟全部释放，新接收的1比特的差分相位信号需立即进行gmsk解调，即新存入的信号与待解调的信号为同一个信号，如图4所示；若解调输出的序列中检测到有效的训练序列，则重置计时时间，执行步骤(5)；若解调输出的序列中未检测到有效的训练序列，则累加计时；如果累加的计时时间未超过预设时间(比如96ms)，则执行步骤(5)；如果累加的计时时间超过预设时间，则进入无载波前过渡状态，即执行步骤(2)。
[0069]
本技术所提供的方案中，接收设备在接收gmsk信号的过程中通过识别解调输出中的训练序列，区分无载波前过渡状态、无载波状态、有载波前过渡状态以及有载波状态；在无载波前过渡状态下，通过构建待解调缓存队列实现接收与解调过程的固定延迟，不计算
最佳采样点；在无载波状态下，以待解调的x比特的差分相位信号及其后序的n比特的待解调缓存队列作为输入来计算最佳采样点；在有载波前过渡状态下，以待解调的x比特的差分相位信号及其后序的n比特的待解调缓存队列作为输入来计算最佳采样点，将待解调缓存队列中的信号全部解调输出，释放接收与解调过程之间的固定延时；在有载波状态下，构造已解调缓存队列，在确定待解调的x比特的差分相位信号及其前序的m比特的已解调缓存队列为有效信号的条件下，以它们作为输入来计算最佳采样点；申请所提供的方案能够有效识别无载波状态下的gmsk信号，并根据待解调的信号自身算出最佳采样点，应用于自身的gmsk解调过程中，避免引入干扰信号，提高gmsk信号的解调性能；另外，相比现有方案，本技术所提供的方案以固定x比特为最小解调单元，仅需进行一次检测过程，且不涉及相关运算，运算量较小，可减少运算时间，对处理器的要求降低。
[0070]
请参阅图5，图5是本技术提供的同步装置一实施例的结构示意图，同步装置50包括互相连接的存储器51和处理器52，存储器51用于存储计算机程序，计算机程序在被处理器52执行时，用于实现上述实施例中的基于gmsk信号的同步方法；同步装置50可以为接收机、接收机中的部分组件或其他具有同步接收功能的设备。
[0071]
请参阅图6，图6是本技术提供的计算机可读存储介质一实施例的结构示意图，计算机可读存储介质60用于存储计算机程序61，计算机程序61在被处理器执行时，用于实现上述实施例中的基于gmsk信号的同步方法。
[0072]
计算机可读存储介质60可以是服务端、u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0073]
在本技术所提供的几个实施方式中，应该理解到，所揭露的方法以及设备，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施方式仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，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。
[0074]
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方式方案的目的。
[0075]
另外，在本技术各个实施方式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。
[0076]
以上所述仅为本技术的实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。