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我几乎完成了我的开源 DCF77 解码器项目。当我注意到标准 (Arduino) DCF77 库在噪声信号上表现非常差时，这一切都开始了。特别是当天线靠近计算机或洗衣机运转时，我永远无法从解码器中抽出时间。

我的第一种方法是向输入信号添加（数字）指数滤波器 + 触发器。

尽管这大大改善了情况，但仍然不是很好。然后我开始阅读一些关于数字信号处理的标准书籍，尤其是 Claude Elwood Shannon 的原著。我的结论是，正确的方法是根本不“解码”信号，因为它（闰秒除外）完全是先验已知的。相反，将接收到的数据与本地合成的信号相匹配并确定正确的相位会更合适。这反过来又会将有效带宽降低几个数量级，从而显着降低噪声。

相位检测意味着需要快速卷积。高效卷积的标准方法当然是快速傅里叶变换。但是我正在为 Arduino / Atmega 328 实现。因此我只有 2k RAM。因此，我没有使用 FFT 的直接方法，而是开始堆叠匹配的锁相环滤波器。我在这里记录了不同的项目阶段：

我在互联网上进行了广泛搜索，并没有发现类似的方法。我仍然想知道是否有类似（也许更好）的实现。或者是否有关于这种信号重建的研究。

我不是在寻找：设计接近香农极限的优化代码。我也没有在 DCF77 上搜索有关叠加 PRNG 代码的信息。我也不需要关于“匹配过滤器”的提示，因为我当前的实现是匹配过滤器的近似值。关于维特比解码器或格子方法的具体提示不是我要寻找的——除非它们解决了 CPU 和 RAM 限制的问题。

我在寻找什么：是否有其他重要算法的描述/实现，用于解码 DCF77 等信号，在存在显着噪声的情况下CPU 和 RAM 有限？也许在前互联网时代的一些书籍或论文中？

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Ollie B. 对匹配过滤器的引用不是我想要的。我之前已经在我的博客中介绍过这一点。

但是现在我收到了一个很好的私人邮件提示。Daniel Engeler有一篇论文“DCF77 Radio-Controlled Clocks 的性能分析和接收器架构” 。这就是我正在寻找的东西。

通过从 Engeler 论文开始的进一步搜索，我发现了以下德国专利DE3733966A1 - Anordnung zum Empfang stark gestoerter Signale des Senders dcf-77和DE4219417C2 - Schmalbandempfänger für Datensignale。

于 2013-10-06T11:51:18.070 回答
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您是否考虑过使用芯片匹配滤波器来执行卷积？

http://en.wikipedia.org/wiki/Matched_filter

它们几乎很容易实现，因为每个芯片/位周期都可以实现为加减延迟线（使用循环缓冲区）

一个简单的用于未知序列（但已知频率）的方波（也可以工作，但对其他波形不太理想）可以这样实现：

// Filter class
template <int samples_per_bit>
class matchedFilter(
   public:
      // constructor
      matchedFilter() : acc(0) {};

      // destructor
      ~matchedFilter() {};

      int filterInput(int next_sample){
        int temp;
        temp = sample_buffer.insert(nextSample);
        temp -= next_sample;
        temp -= result_buffer.insert(temp);
        return temp;
      };

   private:
     int acc;
     CircularBuffer<samples_per_bit> sample_buffer;
     CircularBuffer<samples_per_bit> result_buffer;
);

// Circular buffer
template <int length>
class CircularBuffer(
   public:
      // constructor
      CircularBuffer() : element(0) {
         buffer.fill(0);
      };
      // destructor
      ~CircularBuffer(){};

      int insert(int new_element){
        int temp;
        temp = array[element_pos];
        array[element_pos] = new_element;
        element_pos += 1;
        if (element_pos == length){
           element_pos = 0;
        };
        return temp;
      }

   private:
      std::array<int, length> buffer;
      int element_pos;
);

如您所见，在资源方面，这是相对微不足道的。如果您需要一个特定的波形，您可以将它们级联在一起以提供更长的相关性。

于 2013-08-25T09:48:23.003 回答