專(zhuān)利名稱(chēng)：一種msk與dsss聯(lián)合解調(diào)方法與解調(diào)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域，涉及一種MSK (最小頻移鍵控)與DSSS (直接 序列擴(kuò)頻)聯(lián)合解調(diào)方法與解調(diào)器。
背景技術(shù)：
由于數(shù)字通信方式相對(duì)與模擬通信方式有著很多優(yōu)點(diǎn)，如抗干擾能力強(qiáng)， 無(wú)噪聲積累、通信質(zhì)量高;便于加密處理且保密強(qiáng)度高，數(shù)字信號(hào)便于直接與計(jì) 算機(jī)接口，形成智能網(wǎng);有高度的靈活性和通用性，設(shè)備便于集成化、微型化， 所以在通信應(yīng)用中數(shù)字通信己經(jīng)逐步取代了模擬通信，成為通信領(lǐng)域的主要方 式。
MSK最小移頻鍵控是一種特殊的二進(jìn)制連續(xù)相位頻移鍵控。它克服了一般移 頻鍵控信號(hào)相位不連續(xù)、頻偏較大，頻譜利用率較低的缺點(diǎn)，己調(diào)信號(hào)包絡(luò)恒 定，可以在單位頻帶內(nèi)實(shí)現(xiàn)較高的數(shù)據(jù)比特速率，特別適合移動(dòng)通信傳輸系統(tǒng)。
直接序列擴(kuò)頻方式是直接用偽噪聲序列對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，要傳送的數(shù)據(jù)信息需 要經(jīng)過(guò)信道編碼后，與偽噪聲序列進(jìn)行模2和生成復(fù)合碼去調(diào)制載波。接受機(jī) 在收到發(fā)射信號(hào)后，首先通過(guò)偽碼同步捕獲電路來(lái)捕獲發(fā)送來(lái)到偽碼精確相位， 并由次產(chǎn)生跟發(fā)送端的偽碼相位完全一致的偽碼相位，作為本地解擴(kuò)信號(hào)，以 便能夠及時(shí)恢復(fù)出數(shù)據(jù)信息，完成整個(gè)直擴(kuò)通信系統(tǒng)的信號(hào)接收。
中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)200710069407. X，
公開(kāi)日2008年11月12日，發(fā)明名稱(chēng) 為采用相軸檢測(cè)的低功耗MSK非相干數(shù)字解調(diào)方法和解調(diào)器，該申請(qǐng)案公開(kāi)了 一種MSK調(diào)制的直擴(kuò)信號(hào)的解擴(kuò)解調(diào)方法，該方法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，不夠靈活。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決傳統(tǒng)最小頻移鍵控(MSK)調(diào)制的直擴(kuò)信號(hào)的解擴(kuò) 解調(diào)方法需要頻偏估計(jì)、PN碼同步、位同步的提取復(fù)雜等問(wèn)題，提出一種MSK 與直接序列擴(kuò)頻(DSSS)聯(lián)合解調(diào)方法。本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的MSK與DSSS聯(lián)合解調(diào)方法，由以下步驟構(gòu)成
步驟一、獲得相差信息 .1)、首先要得到基帶信號(hào)
將經(jīng)MSK調(diào)制的DSSS數(shù)字中頻信號(hào)正交下變頻至基帶，得到同相和正交兩 路基帶信號(hào)，對(duì)同相和正交兩路基帶信號(hào)低通濾波并進(jìn)行采樣率變換，分別得 到I、 Q兩路信號(hào)，使得每個(gè)chip時(shí)間T。內(nèi)有N個(gè)樣值；
2) 、獲得相位信息
對(duì)I， Q兩路信號(hào)求反正切得到相位信息i^^(")-arctan(，)(其中n表示
第n個(gè)樣點(diǎn)，P/w^(") e ;r〗)；
3) 、相差信息的獲得
J7zas^ — — = P/zcxw(w - + 2) - ( 1 )
iV fl5^ — _ 6(w) = i^a^(" - 7V + 3)—尸/za^(" + 1) ( 2 )
P/ aw 一 =尸/z"^w 一 6 i^" 一 a + 7Vzas;s — dz^" — 6 ( 3 )
根據(jù)式(1 ) 、 ( 2 )求得i^ass — 4^ —與戶(hù)/jfl^ —， 并判斷 P/wm —fl(w)、 P/wm —4 f —6(")的值，若大于k將其減去2;r ;若小于-;r將其力口 上2;r ，若在[-;r,;r]內(nèi)則保持不變，使得到的P/ m ——e [-;z:，;r]、 —;r,;r]成立，根據(jù)式(3)運(yùn)算得到相差;
步驟二、對(duì)步驟一中獲得的相差信息進(jìn)行匹配濾波
設(shè)擴(kuò)頻比為a:b，長(zhǎng)度為a比特的數(shù)字信息有2a種組合，對(duì)應(yīng)23組不同的匕 比特長(zhǎng)擴(kuò)頻PN碼； 一組b比特長(zhǎng)的擴(kuò)頻PN碼與一組a比特長(zhǎng)的原始信息一一 對(duì)應(yīng)；設(shè)計(jì)28組匹配濾波器，每個(gè)濾波器有b個(gè)抽頭，抽頭系數(shù)分別對(duì)應(yīng)2a組 擴(kuò)頻PN碼(±1序列)的倒序，則匹配濾波器按
MFi; (") = 7Wm (6) /V;aw _ + /Wm (6 -1).尸/ms — a^f(" - W) +...... PA^ (1) Mow _ c^7"(" - 6 A0 ( 4 )
式運(yùn)算(其中me[1,2。]，為a比特長(zhǎng)數(shù)字信息的十進(jìn)制表示)，將上步得到的相差信息尸tow—^T(w)接入匹配濾波器組，得到28組匹配濾波的結(jié)果MFRm(n);步驟三、利用步驟二得到的結(jié)果進(jìn)行同步信息的捕獲設(shè)同步頭為r組(r為整數(shù))a比特?cái)?shù)字信息"，A;r..^ (其中",A;ri為 十進(jìn)制表示的a比特長(zhǎng)數(shù)字信息)，構(gòu)建i組(i等于同步頭r組a比特?cái)?shù)字信 息中互異的組數(shù))深為r *b 'N的雙口 RAM，將同步頭所涉及到對(duì)應(yīng)路匹配濾波 的結(jié)果MFRjn)存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)的雙口 RAM中，按S匿(w)-M尸i a(") + M/^("-6.A0 +評(píng)^("-2'6,A0 +…+ M/^("-r-6-A0 (5)式計(jì)算SUM(n)，比較SUM(n)與門(mén)限值(門(mén)限值可以通過(guò)仿真或其他方式得到)， 若SUM(n)沒(méi)有超過(guò)門(mén)限，則繼續(xù)計(jì)算SUM(n)并與門(mén)限比較，否則找出SUM(n)、 SUM(n+l)、 SUM(n+2)、 SUM(n+3)中的最大值，記下此點(diǎn)的位置為P。Pt，即完成同 步信息的捕獲并找到最佳判別位置P。Pt;步驟四、在判別位置P。Pt+b N對(duì)步驟二得到的結(jié)果進(jìn)行解調(diào)在位置P。pt+b'N尋找匹配濾波器輸出MFlUP。pt+b'N) me[l,2"]的最大值，則 最大值路所對(duì)應(yīng)的a比特信息即為解擴(kuò)解調(diào)的輸出；步驟五、對(duì)步驟三中得到的最佳判別位置P一進(jìn)行跟蹤選取步驟四中最大值路，在位置P。Pt+b N-l、 P。Pt+b N、 P。pt+b N+l中判斷 該路匹配濾波器的輸出，選取三個(gè)位置中輸出最大值的位置作為新的最佳判別 位置P。pt，并返回步驟四繼續(xù)解調(diào)。經(jīng)過(guò)上述五個(gè)步驟即完成了 MSK與DSSS聯(lián)合解調(diào)，解調(diào)的結(jié)果送入上層處 理完成通信過(guò)程。一種MSK與DSSS聯(lián)合解調(diào)器，包括相差信息獲得模塊、匹配濾波器模塊、 同步信息捕獲模塊、解調(diào)模塊、跟蹤模塊。其中相差信息獲得模塊對(duì)輸入的中 頻MSK+DSSS信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算得到信號(hào)的相差信息，并將相差信息輸入到匹配濾波 器模塊；匹配濾波器模塊將相差信息與擴(kuò)頻PN碼進(jìn)行匹配濾波，匹配濾波的結(jié) 果輸入到同步信息捕獲模塊、解調(diào)模塊和跟蹤模塊；同步信息捕獲模塊對(duì)匹配 濾波的結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算以捕獲同步信息并得到最佳判別位置，同步信息捕獲模塊 得到的最佳判別位置輸入到解調(diào)模塊；解調(diào)模塊在最佳判別位置上對(duì)匹配濾波 器的輸出進(jìn)行解調(diào)得到解調(diào)結(jié)果，解調(diào)模塊的解調(diào)結(jié)果輸入到跟蹤模塊；跟蹤模塊根據(jù)解調(diào)模塊和匹配濾波器的輸出結(jié)果不斷修正最佳判別位置，跟蹤模塊 得到的修正過(guò)的最佳判別位置輸入到解調(diào)模塊進(jìn)行解調(diào)。有益效果1、 本發(fā)明不需要載波恢復(fù)模塊和位定時(shí)模塊，利用MSK的相位特征進(jìn)行直 接序列擴(kuò)頻的解擴(kuò)，比現(xiàn)有解調(diào)解擴(kuò)方法簡(jiǎn)單易行，硬件資源消耗小，相應(yīng)的 減小了功耗，提高了精度；2、 本發(fā)明對(duì)相位差信息進(jìn)行運(yùn)算，從而消除了發(fā)端時(shí)鐘偏移引起的相位誤 差，具有較好的頻率補(bǔ)償能力，因此降低了對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘的要求，減小了系統(tǒng)成 本；3、 本發(fā)明中使用并行匹配濾波器，抗噪聲能力強(qiáng)，處理信號(hào)的形式靈活， 精度高，適用于無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)。


圖1為本發(fā)明的MSK與DSSS聯(lián)合解調(diào)方法原理圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述-本發(fā)明的一種MSK與DSSS聯(lián)合解調(diào)器，包括相差信息獲得模塊、匹配濾波器模塊、同步信息捕獲模塊、解調(diào)模塊、跟蹤模塊。在武器協(xié)同數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備物理層中，對(duì)DSSS信號(hào)采用MSK調(diào)制，在接收端采用本發(fā)明進(jìn)行MSK與DSSS聯(lián)合解調(diào)。設(shè)N=8、 a=5、 b=32、 r=4、同步頭為1100001001 00010 00111 00000 (24、 9、 2、 0)。圖1所示方法中，將數(shù)字中頻信號(hào)正交下變頻至基帶，并進(jìn)行低通濾波和 采樣率變換，得到I、 Q兩路信號(hào)，對(duì)此I、 Q兩路信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算得到相位差信 息。將相位差信息送人32組匹配濾波器，進(jìn)行匹配濾波。首先利用匹配濾波得 到的結(jié)果進(jìn)行同步信息的捕獲，具體為按照下式求第24、 9、 2、 0路匹配濾波 器輸出的和。S"M(w) = M5/^ 0) + M; (m — 6. A0 + M， (n - 2.6 A0 +雄A (w - 3 6. A0當(dāng)SUM(n)超過(guò)門(mén)限值時(shí)，找出SUM(n)、 SUM(n+l)、 S麗(n+2)、 SUM(n+3)中的最大值，記下此點(diǎn)的位置即為最佳判別位置P。pt，從而完成同步信息的捕獲。將最佳判別位置P。pt送入解調(diào)和跟蹤模塊，在位置P一+256尋找32組匹配濾 波器輸出的最大值，則最大值路所對(duì)應(yīng)的5比特信息即為解擴(kuò)解調(diào)的輸出；選 取上述最大值路，在位置P。Pt+255、 P。pt+256、 P。pt+257中判斷該路取匹配濾波器 的輸出，選取三個(gè)位置中輸出最大值的位置作為新的最佳判別位置P。pt，并繼續(xù) 解調(diào)。從而完成武器協(xié)同數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備物理層的通信過(guò)程。
權(quán)利要求
1、一種MSK與DSSS聯(lián)合解調(diào)方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、獲得相差信息1)、首先要得到基帶信號(hào)將經(jīng)MSK調(diào)制的DSSS數(shù)字中頻信號(hào)正交下變頻至基帶，得到同相和正交兩路基帶信號(hào)，對(duì)同相和正交兩路基帶信號(hào)低通濾波并進(jìn)行采樣率變換，分別得到I、Q兩路信號(hào)，使得每個(gè)chip時(shí)間Tc內(nèi)有N個(gè)樣值；2)、相位信息的獲得對(duì)I，Q兩路信號(hào)求反正切得到相位信息<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>Phass</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mi>arctan</mi><mrow> <mo>(</mo> <mfrac><mrow> <mi>Q</mi> <mrow><mo>(</mo><mi>n</mi><mo>)</mo> </mrow></mrow><mrow> <mi>I</mi> <mrow><mo>(</mo><mi>n</mi><mo>)</mo> </mrow></mrow> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mo>,</mo> </mrow>]]></math> id="icf0001" file="A2009100814180002C1.tif" wi="41" he="9" top= "91" left = "116" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>其中n表示第n個(gè)樣點(diǎn)Phass(n)∈[-π，π]；3)、相差信息的獲得，Phass_diff_a(n)＝Phass(n-N+2)-Phass(n)(1)Phass_diff_b(n)＝Phass(n-N+3)-Phass(n+1) (2)Phass_diff(n)＝Phass_diff_a′(n)+Phass_diff_b′(n)(3)根據(jù)式(1)、(2)求得Phass_diff_a(n)與Phass_diff_b(n)，并判斷Phass_diff_a(n)、Phass_diff_b(n)的值，若大于π將其減去2π；若小于-π將其加上2π，若在[-π，π]內(nèi)則保持不變，使得到的Phass_diff_a′(n)∈[-π，π]、Phass_diff_b′(n)∈[-π，π]成立，根據(jù)式(3)運(yùn)算得到相差Phass_diff(n)；步驟二、對(duì)步驟一中獲得的相差信息進(jìn)行匹配濾波設(shè)擴(kuò)頻比為a∶b，長(zhǎng)度為a比特的數(shù)字信息有2a種組合，對(duì)應(yīng)2a組不同的b比特長(zhǎng)擴(kuò)頻PN碼；一組b比特長(zhǎng)的擴(kuò)頻PN碼與一組a比特長(zhǎng)的原始信息一一對(duì)應(yīng)；設(shè)計(jì)2a組匹配濾波器，每個(gè)濾波器有b個(gè)抽頭，抽頭系數(shù)分別對(duì)應(yīng)2a組擴(kuò)頻PN碼(±1序列)的倒序，匹配濾波器按MFPm(n)＝PNm(b)·Phass_diff(n)+PNm(b-1)·Phass_diff(n-N)+……PNm(1)·Phass_diff(n-b·N)(4)式運(yùn)算(m∈[1，2a]，為a比特長(zhǎng)數(shù)字信息的十進(jìn)制表示)，將上步得到的相差信息Phass_diff(n)接入匹配濾波器組，得到2a組匹配濾波的結(jié)果MFRm(n)；步驟三、利用步驟二得到的結(jié)果進(jìn)行同步信息的捕獲設(shè)同步頭為r組(r為整數(shù))a比特?cái)?shù)字信息{α，β，χ…η}(其中α，β，χ…η為十進(jìn)制表示的a比特長(zhǎng)數(shù)字信息)，構(gòu)建i組(i等于同步頭r組a比特?cái)?shù)字信息中互異的組數(shù))深為r·b·N的雙口RAM，將同步頭所涉及到對(duì)應(yīng)路匹配濾波的結(jié)果MFRm(n)存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)的雙口RAM中，按SUM(n)＝MPRα(n)+MPRβ(n-b·N)+MPRχ(n-2·b·N)+…+MPRη(n-r·b·N)(5)式計(jì)算SUM(n)，比較SUM(n)與門(mén)限值(門(mén)限值可以通過(guò)仿真或其他方式得到)，若SUM(n)沒(méi)有超過(guò)門(mén)限，則繼續(xù)計(jì)算SUM(n)并與門(mén)限比較，否則找出SUM(n)、SUM(n+1)、SUM(n+2)、SUM(n+3)中的最大值，記下此點(diǎn)的位置為Popt，即完成同步信息的捕獲并找到最佳判別位置Popt；步驟四、在判別位置Popt+b·N對(duì)步驟二得到的結(jié)果進(jìn)行解調(diào)在位置Popt+b·N尋找匹配濾波器輸出MFRm(Popt+b·N)m∈[1，2a]的最大值，則最大值路所對(duì)應(yīng)的a比特信息即為解擴(kuò)解調(diào)的輸出；步驟五、對(duì)步驟三中得到的最佳判別位置Popt進(jìn)行跟蹤選取步驟四中最大值路，在位置Popt+b·N-1、Popt+b·N、Popt+b·N+1中判斷該路匹配濾波器的輸出，選取三個(gè)位置中輸出最大值的位置作為新的最佳判別位置Popt，并返回步驟四繼續(xù)解調(diào)；經(jīng)過(guò)上述五個(gè)步驟即完成了MSK與DSSS聯(lián)合解調(diào)，解調(diào)的結(jié)果送入上層處理完成通信過(guò)程。
2、 一種MSK與DSSS聯(lián)合解調(diào)器，其特征在于包括相差信息獲得模塊、 匹配濾波器模塊、同步信息捕獲模塊、解調(diào)模塊和跟蹤模塊；其中相差信息獲 得模塊對(duì)輸入的中頻MSK+DSSS信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算得到信號(hào)的相差信息，并將相差信 息輸入到匹配濾波器模塊；匹配濾波器模塊將相差信息與擴(kuò)頻PN碼進(jìn)行匹配濾 波，并將結(jié)果輸入到同步信息捕獲模塊、解調(diào)模塊和跟蹤模塊；同步信息捕獲 模塊對(duì)匹配濾波的結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算以捕獲同步信息和得到最佳判別位置，并將得 到的最佳判別位置輸入到解調(diào)模塊；解調(diào)模塊在最佳判別位置上對(duì)匹配濾波器 的輸出進(jìn)行解調(diào)，并將得到的解調(diào)結(jié)果輸入到跟蹤模塊；跟蹤模塊根據(jù)解調(diào)模 塊和匹配濾波器的輸出結(jié)果不斷地修正最佳判別位置，并將得到的修正過(guò)的最 佳判別位置輸入到解調(diào)模塊進(jìn)行解調(diào)。
全文摘要
本發(fā)明屬于無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域，涉及一種MSK(最小頻移鍵控)與DSSS(直接序列擴(kuò)頻)聯(lián)合解調(diào)方法與解調(diào)器。該解調(diào)器包括相差信息獲得模塊、匹配濾波器模塊、同步信息捕獲模塊、解調(diào)模塊和跟蹤模塊；該解調(diào)方法通過(guò)①獲得相差信息、②對(duì)相差信息進(jìn)行匹配濾波、③進(jìn)行同步信息的捕獲、④解調(diào)和⑤跟蹤等步驟完成MSK與DSSS聯(lián)合解調(diào)，解調(diào)的結(jié)果送入上層處理完成通信過(guò)程。本發(fā)明具有較好的頻率補(bǔ)償能力，解決了傳統(tǒng)MSK調(diào)制的直擴(kuò)信號(hào)的解擴(kuò)解調(diào)方法需要頻偏估計(jì)，PN碼同步、位同步的提取復(fù)雜等問(wèn)題。本發(fā)明不需要載波恢復(fù)模塊和位定時(shí)模塊，比現(xiàn)有解調(diào)解擴(kuò)方法簡(jiǎn)單易行，適用于無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04L27/26GK101515915SQ200910081418
公開(kāi)日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2009年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月3日
發(fā)明者卜祥元, 周榮花, 安建平, 張德生, 韓昊鵬 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)