Например

1) Измерять не период, а число перепадов/импульсов за промежуток времени
2) Разделить период бита на 16 частей
3) Измерять по 3 части отдельно.
4) По 3 частям принимать решение 0/1/помеха.(мажорирование)

Прием байта начинать после определения фронта перепроверить по средине предполагаемого бита. Если подтвердиться старт бит - продолжать прием, всегда по средине бита.

P.S. Возможно еще есть в продаже однокристальные модемы.