本發(fā)明涉及信號(hào)檢測解調(diào)
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種用于船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)解調(diào)及同步方法，該方法用于對突發(fā)、短幀信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)和同步。
背景技術(shù)：
：2014年2月國際電信聯(lián)盟ITU-RM.1371-5建議書提出VHF水上移動(dòng)頻段內(nèi)的使用時(shí)分多址的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(AIS)的技術(shù)特性，并且對自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(AIS)體制的通信技術(shù)特性作出了相應(yīng)的規(guī)定，但是未對實(shí)現(xiàn)方式作出相應(yīng)規(guī)定。特別是對突發(fā)短幀信號(hào)同步及解調(diào)的實(shí)現(xiàn)方式，沒有明確說明實(shí)現(xiàn)方式。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種用于船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)解調(diào)及同步方法，該方法可以克服突發(fā)短幀信號(hào)難以同步且同步精度差的問題，提升了突發(fā)短幀信號(hào)同步精度；另外，本發(fā)明采用了2bit差分及Viterbi迭代判決的處理方式簡化了數(shù)據(jù)解調(diào)處理過程，提升了數(shù)據(jù)解調(diào)的性能，這種方法避免了傳統(tǒng)1bit差分解調(diào)方式的復(fù)雜處理過程和資源需求。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種用于船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)解調(diào)及同步方法，包括下列步驟：(1)、對接收信號(hào)進(jìn)行采樣量化處理后得到接收數(shù)據(jù)；其中，采樣率為fs；(2)、對所述接收數(shù)據(jù)延遲T后得到延遲數(shù)據(jù)，然后將所述延遲數(shù)據(jù)與接收數(shù)據(jù)相乘得到混頻數(shù)據(jù)；其中，fb為設(shè)定的數(shù)據(jù)率；(3)、對步驟(2)的混頻數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取并低通濾波，得到數(shù)據(jù)xn，其中：數(shù)據(jù)抽取率為M為設(shè)定的正整數(shù)且M<N；低通濾波的濾波帶寬為(4)、將同一個(gè)TDMA時(shí)隙內(nèi)的數(shù)據(jù)xn依次存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器RAM中；(5)、從存儲(chǔ)器RAM中讀取數(shù)據(jù)；然后，對所述讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行積分降速處理，得到降速數(shù)據(jù)yn，即：將連續(xù)M個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行累加求和作為降速數(shù)據(jù)yn的1個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)；(6)、對降速數(shù)據(jù)yn進(jìn)行噪聲白化處理，得到噪聲白化數(shù)據(jù)zn；(7)、在Viterbi譯碼規(guī)則下，根據(jù)降速數(shù)據(jù)yn和噪聲白化數(shù)據(jù)zn計(jì)算權(quán)重αn；(8)、根據(jù)權(quán)重αn選取相應(yīng)的最優(yōu)狀態(tài)轉(zhuǎn)移路徑；并對所述最優(yōu)狀態(tài)轉(zhuǎn)移路徑確定的解調(diào)數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC校驗(yàn)，其中：如果所述解調(diào)數(shù)據(jù)通過了CRC校驗(yàn)，則判斷解調(diào)結(jié)果正確；如果所述解調(diào)數(shù)據(jù)沒有通過CRC校驗(yàn)，則修改存儲(chǔ)器RAM的數(shù)據(jù)讀取起始位置，并返回步驟(5)。上述的用于船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)解調(diào)及同步方法，在步驟(3)中，采用積分降速處理實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的抽取和低通濾波，具體實(shí)現(xiàn)方法如下：(3a)、將混頻數(shù)據(jù)中同一數(shù)據(jù)符號(hào)對應(yīng)的N個(gè)采樣點(diǎn)分為M組；(3b)、將每組內(nèi)各采樣點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)累加求和，作為數(shù)據(jù)抽取后對應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，即：將第m組內(nèi)的采樣點(diǎn)進(jìn)行累計(jì)求和，作為對所述N個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取后的第m個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)；其中，m＝1、2、…、M；上述的用于船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)解調(diào)及同步方法，將N個(gè)采樣點(diǎn)分為M組，具體分組方法如下：每組數(shù)據(jù)中包括P個(gè)采樣點(diǎn)，P為向上取整后的整數(shù)；其中，如果MP>N，則從下一個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)對應(yīng)的N采樣點(diǎn)中抽取前MP-N個(gè)數(shù)據(jù)湊齊M組數(shù)據(jù)。上述的用于船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)解調(diào)及同步方法，在步驟(6)中，對降速數(shù)據(jù)yn進(jìn)行噪聲白化處理，具體處理方法如下：產(chǎn)生偽隨機(jī)序列pn；然后將所述偽隨機(jī)序列pn與降速數(shù)據(jù)yn相乘，得到噪聲白化數(shù)據(jù)zn。上述的用于船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)解調(diào)及同步方法，在步驟(7)中，根據(jù)降速數(shù)據(jù)yn和噪聲白化數(shù)據(jù)zn計(jì)算權(quán)重αn，具體計(jì)算公式如下：其中，L為設(shè)定的前后碼元記憶長度。本發(fā)明所帶來的有益效果是：(1)、本發(fā)明對接收信號(hào)進(jìn)行采樣量化之后，直接將接收數(shù)據(jù)延遲兩個(gè)符號(hào)之后混頻，節(jié)省了生成本地載波的成本；(2)、本發(fā)明采用Viterbi迭代判決的處理方式簡化了數(shù)據(jù)解調(diào)處理過程，提升了數(shù)據(jù)解調(diào)的性能。附圖說明圖1為本發(fā)明的用于船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)解調(diào)及同步方法實(shí)現(xiàn)原理示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述：如圖1所示，本發(fā)明的用于船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)解調(diào)及同步方法，具體包括以下步驟：(1)、采用ADC模塊對接收信號(hào)進(jìn)行采樣量化處理后得到接收數(shù)據(jù)；其中，ADC模塊的采樣率為fs；(2)、對ADC后的接收數(shù)據(jù)延遲T后得到延遲數(shù)據(jù)，然后將所述延遲數(shù)據(jù)與接收數(shù)據(jù)相乘得到混頻數(shù)據(jù)；其中，fb為設(shè)定的數(shù)據(jù)率，等效于將接收數(shù)據(jù)延遲兩個(gè)符號(hào)位后得到本地載波信號(hào)，這樣可以節(jié)省生成本地載波的成本；(3)、對步驟(2)的混頻數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取并低通濾波，得到數(shù)據(jù)xn，其中：數(shù)據(jù)抽取率為M為設(shè)定的正整數(shù)且M<N；低通濾波的濾波帶寬為可以濾除二倍頻信號(hào)分量。在該步驟中，可以采用積分降速處理實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的抽取和低通濾波，具體實(shí)現(xiàn)方法如下：(3a)、將混頻數(shù)據(jù)中同一數(shù)據(jù)符號(hào)對應(yīng)的N個(gè)采樣點(diǎn)分為M組；(3b)、將每組內(nèi)各采樣點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)累加求和，作為數(shù)據(jù)抽取后對應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，即：將第m組內(nèi)的采樣點(diǎn)進(jìn)行累計(jì)求和，作為對所述N個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取后的第m個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)；其中，m＝1、2、…、M。其中，將N個(gè)采樣點(diǎn)分為M組，具體分組方法如下：每組數(shù)據(jù)中包括P個(gè)采樣點(diǎn)，P為向上取整后的整數(shù)；如果MP>N，則從下一個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)對應(yīng)的N采樣點(diǎn)中抽取前MP-N個(gè)數(shù)據(jù)湊齊M組數(shù)據(jù)。(4)、將同一個(gè)TDMA時(shí)隙內(nèi)的數(shù)據(jù)xn依次存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器RAM中；這樣可以采用較高的讀取速率獲取一個(gè)時(shí)隙內(nèi)的數(shù)據(jù)，并同時(shí)進(jìn)行處理，而不用受數(shù)據(jù)率的限制。(5)、從存儲(chǔ)器RAM中讀取數(shù)據(jù)；然后，對所述讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行積分降速處理，得到降速數(shù)據(jù)yn，即：將連續(xù)M個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行累加求和作為降速數(shù)據(jù)yn的1個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)；(6)、對降速數(shù)據(jù)yn進(jìn)行噪聲白化處理，得到噪聲白化數(shù)據(jù)zn；具體噪聲白化處理方法如下：產(chǎn)生偽隨機(jī)序列pn，然后將所述偽隨機(jī)序列pn與降速數(shù)據(jù)yn相乘，得到噪聲白化數(shù)據(jù)zn。(7)、在Viterbi譯碼規(guī)則下，根據(jù)降速數(shù)據(jù)yn和噪聲白化數(shù)據(jù)zn計(jì)算權(quán)重αn，具體計(jì)算公式如下：(8)、根據(jù)權(quán)重αn選取相應(yīng)的最優(yōu)狀態(tài)轉(zhuǎn)移路徑；并對所述最優(yōu)狀態(tài)轉(zhuǎn)移路徑確定的解調(diào)數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC校驗(yàn)，其中：如果所述解調(diào)數(shù)據(jù)通過了CRC校驗(yàn)，則判斷解調(diào)結(jié)果正確；如果所述解調(diào)數(shù)據(jù)沒有通過CRC校驗(yàn)，則修改存儲(chǔ)器RAM的數(shù)據(jù)讀取起始位置，并返回步驟(5)。實(shí)施例：在本實(shí)施例中，船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(AIS)的數(shù)據(jù)速率fb為9.6kbps，調(diào)制體制為GMSK，幀長256bit，編碼方式NRZ-I，數(shù)據(jù)起始為0X7E，數(shù)據(jù)終止為0X7E，CRC校驗(yàn)16位。采用本發(fā)明的數(shù)據(jù)解調(diào)及同步方法進(jìn)行處理，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：(1)、采用ADC對接收信號(hào)進(jìn)行采樣量化，得到接收數(shù)據(jù)。其中，本實(shí)施例中ADC模塊的采樣率設(shè)定為9.6MHz，因此在采樣量化后的接收數(shù)據(jù)中每個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)對應(yīng)的采樣點(diǎn)數(shù)N＝1000。(2)、將上述的接收數(shù)據(jù)延遲2000個(gè)采樣點(diǎn)后，與當(dāng)前接收數(shù)據(jù)相乘得到混頻信號(hào)。(3)、根據(jù)性能需求，對上述的混頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取。其中，在每個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)內(nèi)抽取20個(gè)點(diǎn)，即M＝20。在該步驟中，抽取點(diǎn)數(shù)M越大性能越好，但是抽取點(diǎn)數(shù)多將帶來硬件資源的消耗，因此需要折衷處理。(4)、將上述抽取后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到深度為256x20的RAM存儲(chǔ)器中，按照抽取速率精度控制讀取存儲(chǔ)器的起始位置，依次將存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)讀出，并輸出給積分降速模塊。(5)、積分降速模塊的積分點(diǎn)數(shù)設(shè)置值與抽樣點(diǎn)數(shù)一致，即將連續(xù)M個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行累加求和作為降速數(shù)據(jù)yn的1個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。(6)、將降速數(shù)據(jù)yn與偽隨機(jī)序列(例如m序列)進(jìn)行相乘處理，等效于對降速數(shù)據(jù)yn進(jìn)行噪聲白化處理，得到噪聲白化數(shù)據(jù)zn。(7)、按照如下公式計(jì)算每一個(gè)符號(hào)的權(quán)重αn：其中，L為設(shè)定的前后碼元記憶長度。L取值越大性能越好，綜合考慮資源與性能，本實(shí)施例選取L＝4。(8)、然后按照表1中的狀態(tài)轉(zhuǎn)移表，判斷出轉(zhuǎn)移至下一狀態(tài)的路徑，直至最后一個(gè)符號(hào)之后選出最佳路徑，最佳路徑中的每一個(gè)狀態(tài)對應(yīng)的比特即為解調(diào)數(shù)據(jù)。例如：上一狀態(tài)為狀態(tài)1(-1，-1，-1，-1)，且當(dāng)前αn＝+1，那么下一個(gè)狀態(tài)將跳轉(zhuǎn)至狀態(tài)9(-1，-1，-1，+1)；表1Viterbi判決狀態(tài)轉(zhuǎn)移表序號(hào)αn-1αn-2αn-3αn-4αnαn-1αn-2αn-3轉(zhuǎn)移狀態(tài)1-1-1-1-1-1-1-1-1192+1-1-1-1+1-1-1-1193-1+1-1-1-1+1-1-12104+1+1-1-1+1+1-1-12105-1-1+1-1-1-1+1-13116+1-1+1-1+1-1+1-13117-1+1+1-1-1+1+1-14128+1+1+1-1+1+1+1-14129-1-1-1+1-1-1-1+151310+1-1-1+1+1-1-1+151311-1+1-1+1-1+1-1+161412+1+1-1+1+1+1-1+161413-1-1+1+1-1-1+1+171514+1-1+1+1+1-1+1+171515-1+1+1+1-1+1+1+181616+1+1+1+1+1+1+1+1816(9)、對所述最優(yōu)狀態(tài)轉(zhuǎn)移路徑確定的解調(diào)數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC校驗(yàn)，其中：如果所述解調(diào)數(shù)據(jù)通過了CRC校驗(yàn)，則判斷解調(diào)結(jié)果正確；如果所述解調(diào)數(shù)據(jù)沒有通過CRC校驗(yàn)，則修改存儲(chǔ)器RAM的數(shù)據(jù)讀取起始位置，并返回步驟(5)。以上所述，僅為本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。當(dāng)前第1頁1 2 3