抗位滑動的幀同步方法
【專利摘要】本發明提供了一種抗位滑動的幀同步方法，利用本發明可以顯著改善遙感信號位滑動造成的幀同步跟蹤失敗的問題。本發明通過下述技術方案予以實現：首先通過數據延遲模塊把解調數據進行n個比特的延遲，然后將解調和延遲后的解調數據分別送給多路幀同步字相關模塊進行相關計算，并把數據延遲模塊n/2對應的通路視為主通路；把主通路信號以及多路超前、滯后信號與幀同步字進行相關，得到多路信號的相關結果，再根據超過預先設定門限的相關結果出現的位置調整下一次檢測位置；在幀同步建立后，以幀長為間隔，檢測所有并行路數的幀同步相關結果；依據相關結果在主通路是否出現，確定是否發生位滑動。
【專利說明】
抗位滑動的幀同步方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種可廣泛應用于氣象、海洋、資源、環境、遙感和偵察等眾多領域的幀同步方法，主要用于解決接收遙感衛星信號過程中，由于位滑動造成幀同步跟蹤過程頻繁中斷，引起接收數據丟失的問題的抗位滑動的幀同步方法。
【背景技術】
[0002]在數據通信中最基本的同步方式就是“比特同步” (bit synchronizat1n)或位同步。比特是數據傳輸的最小單位。比特同步是指接收端時鐘已經調整到和發送端時鐘完全一樣，因此接收端收到比特流后，就能夠在每一個比特的中間位置進行判決。比特同步的目的是為了將發送端發送的每一個比特都正確地接收下來。為了使收端得以辨認每一幀的起止位置，在發端必須提供每幀的起止標志。在接收端檢測并獲得這一標志的過程稱幀同步，也就是說幀同步解決的是信號傳輸的時間標準或者說是，將發送端的起止時刻準確地傳送到接收端，使收發兩端步調一致。一般是通過在每幀的固定位置插入幀同步頭碼來提供幀的起止標志。不同的通信體制下將不同數目的碼元組成一個幀來作為傳輸的單位，所以在接收信號的時候也需要知道這些幀的起止時刻，這個過程叫做幀同步。幀同步是衛星信號、通信信號接收過程中非常重要的一個環節，對衛星數據、通信數據的正確恢復有著重要影響。在數字信息傳輸中，幀同步信號是一些特定的碼組，這種幀同步碼組通常是在某段時間集中插入信息碼流。考慮到時間位置的確定，要在建立了各碼元的正確時間關系后才能實現，所以幀同步一般是在位同步的基礎上實現的。幀同步系統通常要求:幀同步的捕捉(同步建立)時間要短；在一定的同步引入時間要求下，幀同步信號占用的碼組長度應越短越好；同步系統的工作要穩定可靠，一旦建立同步狀態后，系統不應因信道的正常誤碼而失步，即幀同步系統應具有一定的抗干擾能力，能識別假失步和避免偽同步。數字信號在傳輸過程中總會出現誤碼而影響同步。一種是由信道噪聲等原因引起的隨機誤碼。此類誤碼造成幀同步碼的丟失往往是一種假失步現象。因此，一般規定幀同步信號丟失的時間超過一定限度時，才宣布幀同步態丟失，然后開始新的同步搜索(捕捉狀態)，這段時間稱作前方保護時間。然而，無論選用何種幀同步碼型，信息碼流中都有可能出現與幀同步碼圖案相同的碼組，即偽同步碼。所以也不能一經發現符合幀同步碼組的信號就進入同步態。只有當幀同步信號連續來了幾幀或一段時間后，同步系統才可發出指令進入同步態，這段時間成為后方保護時間。當在同步傳輸和交換設備的緩沖器容量為Ibit時，滑碼一次丟失或增加的碼元數為lbit，這是將引起幀失步，從而滑動造成在失步期間全部信息碼的丟失。現有幀同步方法在接收遙感信號的過程中，由于位滑動，會產生幀同步跟蹤中斷，易導致幀同步跟蹤失敗。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是針對現有幀同步方法在接收遙感信號的過程中由于位滑動造成的幀同步跟蹤中斷的問題，提供一種可以避免位滑動幀同步跟蹤中斷和接收數據丟失，能夠適應大范圍位滑動，并能顯著改善遙感信號接收過程中由于位滑動造成的幀同步跟蹤失敗的問題的抗滑幀位滑動的幀同步方法。
[0004]本發明解決現有技術問題所采用的方案是:一種抗位滑動的幀同步方法，其特征在于包括如下步驟:
首先通過數據延遲模塊把解調數據進行至少η個比特的延遲，然后把原始的解調數據和延遲后的解調數據，分別送給多路幀同步字相關模塊進行相關計算，并把數據延遲模塊n/2對應的通路視為主通路;把主通路信號以及多路超前、滯后信號與幀同步字進行相關，得到多路信號的相關結果，再根據超過預先設定門限的相關結果出現的位置調整下一次檢測位置;在幀同步建立后，以幀長為間隔，檢測所有并行路數的幀同步相關結果;如果相關結果在主通路出現，則認為沒有發生位滑動，并按照正常的幀同步跟蹤過程進行跟蹤;如果超過門限的相關結果在其它路出現，則根據對應的通路調整位滑動值，并在下一次檢測幀同步相關結果時，根據位滑動值調整檢測間隔，按照上述方式進行后續幀同步跟蹤過程;如果連續M次在所有通路幀同步字相關結果中都沒有出現超過預先設定門限的相關結果，則判定幀同步失鎖，重新開始下一次幀同步檢測過程，其中n=m-l，m、n為自然數。
[0005]本發明相比于現有技術具有如下有益效果:
本發明通過同時把主通路信號以及多路超前、滯后信號與幀同步字進行相關，得到多路信號的相關結果，再根據超過預先設定門限的相關結果出現的位置調整下一次檢測位置，提高了對接收信號中存在位滑動時的適應性。與現有幀同步方法相比，該方法能夠實現對位滑動信號的穩定幀同步跟蹤，避免常規幀同步方法在接收此類信號時出現的幀同步跟蹤過程中斷、接收數據丟失的問題。
[0006]適應大范圍位滑動。本發明采用通過數據延遲模塊把解調數據進行η個比特的延遲，然后把原始的解調數據和延遲后的解調數據，分別送給多路幀同步字相關模塊進行相關計算，并把數據延遲模塊n/2對應的通路視為主通路。
[0007]本發明在幀同步建立后，以幀長為間隔，檢測所有并行路數的幀同步相關結果;如果相關結果在主通路出現，則認為沒有發生位滑動，并按照正常的幀同步跟蹤過程進行跟蹤;如果超過門限的相關結果在其它路出現，則根據對應的通路調整位滑動值，并在下一次檢測幀同步相關結果時，根據位滑動值調整檢測間隔，可以顯著改善遙感信號接收過程中由于位滑動造成的幀同步跟蹤失敗的問題。
[0008]本發明在連續幀同步跟蹤過程;采用連續M次在所有通路幀同步字相關結果判定幀同步失鎖，幀同步檢測位同步信號，，可以有效地克服位滑動，進而大大提高了數字通信的可靠性。
[0009]本發明提出了一種能夠從而避免引起接收數據丟失的方法。特別適合于對遙感信號等可能存在位滑動信號的幀同步過程。
【附圖說明】
[0010]下面結合附圖和實施例對本專利進一步說明。
[0011]圖1是實現本發明抗位滑動的幀同步電路原理示意圖。
【具體實施方式】
[0012]參閱圖1。根據本發明，抗位滑動的幀同步可以采用如下步驟實現:
1)首先通過數據延遲模塊把解調數據進行I比特、2比特、3比特、4比特、5比特、6比特的延遲，然后把原始的解調數據和延遲后的解調數據分別送給7路幀同步字相關模塊進行相關計算，并把數據延遲模塊3對應的通路視為主通路;把主通路信號以及多路超前、滯后信號與幀同步字進行相關，得到多路信號的相關結果，再根據超過預先設定門限的相關結果出現的位置調整下一次檢測位置；
2)在幀同步建立階段，只檢測主通路的幀同步字相關結果，當相關結果超過預先設定的門限后，以幀長為間隔，對相關結果的連續性進行檢測；當連續檢測N次相關結果都超過預先設定的門限后，認為找到了幀同步字，則進入幀同步鎖定狀態，否則重新開始下一次檢測過程，直到幀同步建立；
3)在幀同步建立后，以幀長為間隔，檢測所有并行路數的幀同步相關結果。如果相關結果在主通路出現，則認為沒有發生位滑動，按照正常的幀同步跟蹤過程進行跟蹤;如果超過門限的相關結果在其它路出現，則根據對應的通路調整位滑動值，并在下一次檢測幀同步相關結果時，根據位滑動值調整檢測間隔；按照上述方式進行后續幀同步跟蹤過程，如果連續M次在所有通路幀同步字相關結果中都沒有出現超過預先設定門限的相關結果，則判定幀同步失鎖，重新開始下一次幀同步檢測過程。
[0013]在以下描述的最佳實施例中，用于抗位滑動的幀同步電路依次由串聯的幀同步字相關模塊1、門限判決模塊1、判決結果選擇模塊、幀同步檢測模塊、幀同步跟蹤模塊，并聯在幀同步字相關模塊1、門限判決模塊1、判決結果選擇模塊之間的數據延遲模塊1、幀同步相關模塊2、門限判決模塊2、數據延遲模塊2、幀同步相關模塊3、門限判決模塊3、數據延遲模塊3、幀同步相關模塊4、門限判決模塊4、數據延遲模塊4、幀同步相關模塊5、門限判決模塊
5、數據延遲模塊5、幀同步相關模塊6、門限判決模塊6、數據延遲模塊6、幀同步相關模塊7、門限判決模塊7，以及與判決結果選擇模塊相連的檢測間隔調整模塊組成。
[0014]在一次完整的幀同步過程中，解調數據分別送給幀同步字檢測模塊I和數據延遲模塊I。在幀同步字檢測模塊I中解調數據與預先設置的幀同步字進行相關，并把相關結果送給門限判決模塊I，門限判決模塊I把接收到的相關結果于預先設定的門限進行比較，并把比較結果送給判決結果選擇模塊。數據延遲模塊I把接收到的解調數據進行一個比特的延遲后輸出，分別送給幀同步字相關模塊2和數據延遲模塊2ο在幀同步字相關模塊2中解調數據與預先設置的幀同步字進行相關，并把相關結果送給門限判決模塊2，門限判決模塊2把接收到的相關結果于預先設定的門限進行比較，并把比較結果送給判決結果選擇模塊。數據延遲模塊2把接收到的解調數據進行一個比特的延遲后輸出，分別送給幀同步字相關模塊3和數據延遲模塊3。在幀同步字相關模塊3中解調數據與預先設置的幀同步字進行相關，并把相關結果送給門限判決模塊3，門限判決模塊3把接收到的相關結果于預先設定的門限進行比較，并把比較結果送給判決結果選擇模塊。數據延遲模塊3把接收到的解調數據進行一個比特的延遲后輸出，分別送給幀同步字相關模塊4和數據延遲模塊4。在幀同步字相關模塊4中解調數據與預先設置的幀同步字進行相關，并把相關結果送給門限判決模塊4，門限判決模塊4把接收到的相關結果于預先設定的門限進行比較，并把比較結果送給判決結果選擇模塊。數據延遲模塊4把接收到的解調數據進行一個比特的延遲后輸出，分別送給幀同步字相關模塊5和數據延遲模塊5。在幀同步字相關模塊5中解調數據與預先設置的幀同步字進行相關，并把相關結果送給門限判決模塊5，門限判決模塊5把接收到的相關結果于預先設定的門限進行比較，并把比較結果送給判決結果選擇模塊。數據延遲模塊5把接收到的解調數據進行一個比特的延遲后輸出，分別送給幀同步字相關模塊6和數據延遲模塊6。在幀同步字相關模塊6中解調數據與預先設置的幀同步字進行相關，并把相關結果送給門限判決模塊6，門限判決模塊6把接收到的相關結果于預先設定的門限進行比較，并把比較結果送給判決結果選擇模塊。數據延遲模塊6把接收到的解調數據進行一個比特的延遲后送給幀同步字相關模塊7。在幀同步字相關模塊7中解調數據與預先設置的幀同步字進行相關，并把相關結果送給門限判決模塊7，門限判決模塊7把接收到的相關結果于預先設定的門限進行比較，并把比較結果送給判決結果選擇模塊。
[0015]在幀同步沒有進入跟蹤狀態時，判決結果選擇模塊把門限判決模塊4的判決結果輸出，送給幀同步檢測模塊。幀同步檢測模塊根據接收到的判決結果以幀長為間隔進行幀同步校驗，當連續N幀(N—般取3到8)都檢測到超過預先設定門限的判決結果時，認為找到了幀同步字，從而啟動幀同步跟蹤模塊進入幀同步跟蹤狀態。在幀同步跟蹤模塊中，以幀長為間隔持續對判決結果選擇模塊輸入的判決結果進行檢測，當連續M幀(M—般取3到8)都沒有檢測到預先設定門限的判決結果時，認為幀同步跟蹤失敗，發出跟蹤失敗標志，啟動幀同步檢測模塊開始下一輪幀同步檢測過程，否則維持幀同步跟蹤狀態，并把跟蹤狀態送給判決結果選擇模塊。
[0016]在幀同步跟蹤過程中，判決結果選擇模塊對門限判決模塊1、門限判決模塊2、門限判決模塊3、門限判決模塊4、門限判決模塊5、門限判決模塊6、門限判決模塊7的判決結果進行檢測，當接收信號不存在位滑動時，總是選擇門限判決模塊4的判決結果，當門限判決模塊4的判決結果無效時，依次對門限判決模塊1、門限判決模塊2、門限判決模塊3、門限判決模塊5、門限判決模塊6、門限判決模塊7的判決結果進行檢測，如果門限判決模塊1、門限判決模塊2、門限判決模塊3、門限判決模塊5、門限判決模塊6、門限判決模塊7的判決結果都無效時，保持原來的跟蹤過程不變，仍然輸出門限判決模塊4的相關結果，當門限判決模塊1、門限判決模塊2、門限判決模塊3、門限判決模塊5、門限判決模塊6、門限判決模塊7的判決結果中出現有效判決結果時，選擇對應路的判決結果輸出，同時輸出判決結果對應通路，送給檢測間隔調整模塊。檢測間隔調整模塊根據接收到的判決結果對應通路以預先設定的幀長為基礎調整檢測間隔，同時輸出位滑動結果。
[0017]檢測間隔調整模塊的工作情況:在幀同步建立前，位滑動初始值為O，位滑動偏移值為0，檢測間隔等于幀長。在幀同步建立后，如果判決結果對應通路為門限判決模塊I，則位滑動偏移值為+3，如果判決結果對應通路為門限判決模塊2，則位滑動偏移值為+2，如果判決結果對應通路為門限判決模塊3，則位滑動偏移值為+1，如果判決結果對應通路為門限判決模塊4，則位滑動偏移值為O，如果判決結果對應通路為門限判決模塊5，則位滑動偏移值為-1，如果判決結果對應通路為門限判決模塊6，則位滑動偏移值為-2，如果判決結果對應通路為門限判決模塊7，則位滑動偏移值為-3。位滑動結果在上次的基礎上要疊加位滑動偏移值，同時檢測間隔也要在上次幀長的基礎上減去上次的位滑動偏移值。
[0018]在上述幀同步跟蹤過程中，調整檢測前后相鄰兩幀解調數據幀同步間隔的目的在于發生位滑動時，通過調整檢測間隔使下一次檢測幀同步相關峰值時，如果位滑動情況沒有發生變化，幀同步相關峰值剛好出現在主通路，從而保證能夠適應不斷擴大的位滑動值。
[0019]在上述幀同步跟蹤過程中，前后相鄰兩幀解調數據之間能夠允許的位滑動偏移由進行幀同步相關的并行路數決定，并行路數越多，前后相鄰兩幀之間能夠允許的位滑動偏移越大。
[0020]在上述幀同步跟蹤過程中，前后相鄰兩幀解調數據之間的位滑動偏移受并行路數的限制，當前后相鄰兩幀解調數據之間位滑動偏移不超過(并行路數-1)/2時，整個跟蹤過程能夠適應的位滑動累積量是無限的。
[0021]圖1中的并行路數為7路，能夠適應的前后相鄰兩幀之間位滑動偏移不超過3比特，如果前后相鄰兩幀之間位滑動偏移超過了 3比特，可以通過提高并行路數來適應前后相鄰兩幀之間更大的位滑動偏移。
【主權項】
1.一種抗位滑動的幀同步方法，其特征在于包括如下步驟: 首先通過數據延遲模塊把解調數據進行η個比特的延遲，然后把原始的解調數據和延遲后的解調數據，分別送給多路幀同步字相關模塊進行相關計算，并把數據延遲模塊η/2對應的通路視為主通路;把主通路信號以及多路超前、滯后信號與幀同步字進行相關，得到多路信號的相關結果，再根據超過預先設定門限的相關結果出現的位置調整下一次檢測位置;在幀同步建立后，以幀長為間隔，檢測所有并行路數的幀同步相關結果;如果相關結果在主通路出現，則認為沒有發生位滑動，并按照正常的幀同步跟蹤過程進行跟蹤;如果超過門限的相關結果在其它路出現，則根據對應的通路調整位滑動值，并在下一次檢測幀同步相關結果時，根據位滑動值調整檢測間隔，按照上述方式進行后續幀同步跟蹤過程;如果連續M次在所有通路幀同步字相關結果中都沒有出現超過預先設定門限的相關結果，則判定幀同步失鎖，重新開始下一次幀同步檢測過程，其中n=m-l，m、η為自然數。2.如權利要求1所述的抗位滑動的幀同步方法，其特征在于:在幀同步建立階段，檢測主通路的幀同步字相關結果，當相關結果超過預先設定的門限后，以幀長為間隔，對相關結果的連續性進行檢測；當連續檢測N次相關結果都超過預先設定的門限后，認為找到了幀同步字，則進入幀同步鎖定狀態，否則重新開始下一次檢測過程，直到幀同步建立。3.—種用于如權利要求1所述幀同步方法的幀同步電路，包括η個數據延遲模塊、m個幀同步字相關模塊、m個門限判決模塊、判決結果選擇模塊、幀同步檢測模塊、幀同步跟蹤模塊和檢測間隔調整模塊，其特征在于:η個數據延遲模塊按豎向依次串聯，每個數據延遲模塊通過幀同步字相關模塊、門限判決模塊串聯判決結果選擇模塊，在一次完整的幀同步過程中，解調數據分別送給幀同步字相關模塊I和數據延遲模塊I，在幀同步字相關模塊I中解調數據與預先設置的幀同步字進行相關，并把相關結果送給門限判決模塊I，門限判決模塊I把接收到的相關結果與預先設定的門限進行比較，把比較結果送給判決結果選擇模塊;η個數據延遲模塊把接收到的解調數據進行一個比特的延遲后輸出，分別送給m個幀同步字相關模塊和m個門限判決模塊，在m個幀同步字相關模塊中解調數據與預先設置的幀同步字進行相關，并把相關結果送給m個門限判決模塊，m個門限判決模塊把接收到的相關結果與預先設定的門限進行比較，并把比較結果送給判決結果選擇模塊;判決結果選擇模塊把m個門限判決模塊的判決結果輸出，送給幀同步檢測模塊，幀同步檢測模塊根據接收到的判決結果以幀長為間隔進行幀同步校驗，當檢測到連續N幀都超過預先設定門限的判決結果時，認為找到了幀同步字，從而啟動幀同步跟蹤模塊進入幀同步跟蹤狀態，其中n=m-l，m、n為自然數。4.如權利要求3所述的幀同步電路，其特征在于:幀同步跟蹤模塊以幀長為間隔持續對判決結果選擇模塊輸入的判決結果進行檢測，當連續M幀都沒有檢測到預先設定門限的判決結果時，認為幀同步跟蹤失敗，發出跟蹤失敗標志，啟動幀同步檢測模塊開始下一輪幀同步檢測過程，否則維持幀同步跟蹤狀態，并把跟蹤狀態送給判決結果選擇模塊。5.如權利要求3述的幀同步電路，其特征在于:在一次完整的幀同步過程中，解調數據分別送給幀同步字相關模塊I和數據延遲模塊I，在幀同步字相關模塊I中解調數據與預先設置的幀同步字進行相關，并把相關結果送給門限判決模塊I，門限判決模塊I把接收到的相關結果于預先設定的門限進行比較，并把比較結果送給判決結果選擇模塊。6.如權利要求5述的幀同步電路，其特征在于:數據延遲模塊I把接收到的解調數據進行一個比特的延遲后輸出，分別送給幀同步字相關模塊2和數據延遲模塊2，在幀同步字相關模塊2中解調數據與預先設置的幀同步字進行相關，并把相關結果送給門限判決模塊2，門限判決模塊2把接收到的相關結果于預先設定的門限進行比較，并把比較結果送給判決結果選擇模塊，同理，數據延遲模塊2-n把接收到的解調數據進行一個比特的延遲后輸出，分別送給幀同步字相關模塊3?m和數據延遲模塊3?m ；在幀同步字相關模塊3?m中解調數據與預先設置的幀同步字進行相關，并把相關結果送給門限判決模塊3?m，門限判決模塊3?m把接收到的相關結果與預先設定的門限進行比較，并把比較結果送給判決結果選擇模塊。7.如權利要求3述的幀同步電路，其特征在于:在幀同步跟蹤過程中，判決結果選擇模塊對m個門限判決模塊的判決結果進行檢測，當接收信號不存在位滑動時，總是選擇門限判決模塊4的判決結果，當門限判決模塊4的判決結果無效時，依次對m個門限判決模塊的判決結果進行檢測，如果m個門限判決模塊的判決結果都無效時，保持原來的跟蹤過程不變，仍然輸出門限判決模塊4的相關結果，當m個門限判決模塊的判決結果中出現有效判決結果時，選擇對應路的判決結果輸出，同時輸出判決結果對應通路，送給檢測間隔調整模塊;檢測間隔調整模塊根據接收到的判決結果對應通路以預先設定的幀長為基礎調整檢測間隔，同時輸出位滑動結果。8.如權利要求3述的幀同步電路，其特征在于:檢測間隔調整模塊在幀同步建立前，位滑動初始值為O，位滑動偏移值為O，檢測間隔等于幀長。9.如權利要求3述的幀同步電路，其特征在于:在幀同步建立后，如果判決結果對應通路為門限判決模塊I，則位滑動偏移值為+3，如果判決結果對應通路為門限判決模塊2，則位滑動偏移值為+2，如果判決結果對應通路為門限判決模塊3，則位滑動偏移值為+1，如果判決結果對應通路為門限判決模塊4，則位滑動偏移值為O，如果判決結果對應通路為門限判決模塊5，則位滑動偏移值為-1，如果判決結果對應通路為門限判決模塊6，則位滑動偏移值為-2，如果判決結果對應通路為門限判決模塊7，則位滑動偏移值為-3，位滑動結果在上次的基礎上疊加位滑動偏移值，同時檢測間隔也在上次幀長的基礎上減去上次的位滑動偏移值。10.如權利要求9述的幀同步電路，其特征在于:在幀同步跟蹤過程中，前后相鄰兩幀解調數據之間的位滑動偏移受并行路數的限制，當前后相鄰兩幀解調數據之間位滑動偏移不超過n/2時，整個跟蹤過程能夠適應的位滑動累積量是無限的。
【文檔編號】H04J3/06GK105959077SQ201610436324
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月17日
【發明人】張波, 方科, 蘭霞
【申請人】中國電子科技集團公司第十研究所