[发明专利]一种数字亚音频弱信号处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字移动无线通信技术，特别是涉及一种数字亚音频弱信号处理方法。 

背景技术

数字移动无线通信系统（机车电台、对讲机）在调制音频信号的时候，常在低于音频部分的频段加入一个亚音频信号，在接收端通过判断是否有亚音频信号来决定是否开启静噪。加入亚音频可提高数字移动无线通信系统的抗干扰能力，实现不同的组呼、全呼等选呼功能。

亚音频分为模拟亚音频CTCSS和数字亚音频DCS，CTCSS和DCS都属于国际通用信令标准，其中CTCSS共有38个标准码，而DCS码组一般为83个或104个。由于DCS的可选码组数量多于CTCSS，DCS信号数字处理灵活，且Golay编码具有纠错功能，所以DCS较CTCSS有一定优势。

数字亚音频DCS的标准波特率为134.3Hz，频率较低，且由于DCS码内有连1和连0，DCS码的波形频率较低，约25Hz～60Hz。对于频率如此低的信号，若信号内包含直流，则此直流不能通过在硬件电路串连电容来过滤，因为串连的电容在滤除直流的同时，会导致DCS信号失真严重，所以此直流信号需要在数字信号处理中滤除。

由于数字亚音频DCS中只要求了波特率，而对于亚音频信号调制频偏并没有限制，所以接收机的解调输出亚音频幅度并不固定，且由于硬件电路的不一致可能导致信号调制频偏的变化，则接收端解调输出的信号幅度可能发生改变，所以解调输出的数字亚音频DCS波形幅度并不确定，且由于直流信号无法硬件滤除，需要在数字信号处理中准确计算DCS码的判决门限。

数字信号的处理过程中，位同步是处理的关键之一。由于数字亚音频DCS的编码规则中并没有预留出同步序列，所以在接收DCS信号的时候，不能通过处理同步序列来达到位同步。传统的DCS信号接收方法的位同步是通过调整本地的同步采样时钟来实现的，调整采样时钟到134.3Hz来实现接收端的采样率和DCS码符号率一致。传统的DCS接收方法存在如下缺点：

1）由于硬件差异性，134.3Hz的采样率可能存在误差，长时间的采样将导致误差累积。

2）同步采样无法保证在每个符号的最佳采样点采样，在弱信号时易受噪声影响。

3）弱信号采样时，采样点噪声可能导致码值判决错误。

4）信号的直流分量可能导致码值判决错误。

为了在弱信号时能够正确的接收数字亚音频DCS码，需要设计一种信号处理方法。 

发明内容

鉴于上述现有技术存在的问题，本发明的目的是设计一种数字亚音频弱信号处理方法。通过该方法，实现了对DCS信号过采样，然后利用早迟门算法实现位同步，随后利用聚集算法对每个符号的电平值分类，并从集合中计算正负电平标准值，计算判决门限，并在每个符号抽样判决的计算中加入平均算法，最终完成DCS码接收的过程。

本发明采取的技术方案是：一种数字亚音频弱信号处理方法，其特征在于，该方法首先对数字亚音频信号进行过采样，对得到的每一个采样点进行累加，累加的采样点如果到一个符号长度，通过位同步算法完成位同步；随后使用聚集算法对每个符号的电平值分类，并从集合中计算正负电平标准值，计算判决门限；在数字亚音频信号的每个符号的最佳采样点处进行抽样判决，并在每个符号抽样判决的计算中加入平均算法，获取数字亚音频码元信息，即完成数字亚音频码的提取。

本发明所产生的有益效果是：本发明相比传统方法，不受硬件采样速率误差的影响，且在低信噪比的通信环境下，可获取准确最佳采样点和判决电平，进而有效降低数字亚音频弱信号接收的误码率。适用范围广，具有推广价值。

附图说明

图1 是本发明整体流程图；

图2 是位同步算法完成位同步流程图；

图3是聚集算法计算判决门限流程图；

图4 是抽样判决获取数字亚音频码元信息流程图；

图5 是本发明应用于机车电台系统框图；

图6是机车电台亚音频部分原理图。

具体实施方式

为了更清楚地理解本发明，结合附图和实施例详细描述：参照图1，本方法首先选择对数字亚音频信号在1.2KHz的采样速率下进行过采样，对得到的每一个采样点进行累加，累加的采样点如果到一个符号长度，通过位同步算法完成位同步；随后使用聚集算法对每个符号的电平值分类，并从集合中计算正负电平标准值，计算判决门限；在数字亚音频信号的每个符号的最佳采样点处进行抽样判决，并在每个符号抽样判决的计算中加入平均算法，获取数字亚音频码元信息，即完成数字亚音频码的提取。