專(zhuān)利名稱(chēng)：一種多路快跳頻信號(hào)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開(kāi)了一種多路快跳頻信號(hào)處理方法。
背景技術(shù)：
新一代通信衛(wèi)星通過(guò)采用跳頻通信技術(shù)，提供抗干擾移動(dòng)通信業(yè)務(wù)，具有抗干擾能力強(qiáng)，支持的用戶(hù)多的特點(diǎn)。該系統(tǒng)是一個(gè)支持多用戶(hù)的衛(wèi)星跳頻通信系統(tǒng)，由于地面用戶(hù)數(shù)很多，為了節(jié)省星上資源，星上解跳時(shí)多個(gè)用戶(hù)公用一個(gè)解跳頻本振，所以衛(wèi)星上行鏈路的多用戶(hù)采用先頻分復(fù)用FDMA再跳頻的體制。在FSK調(diào)制方式中，頻率的一次變換傳輸一個(gè)碼元符號(hào)，F(xiàn)DMA 信道間隔4倍的符號(hào)速率，星上使用模擬解跳，將解跳以后的固定中頻多路信號(hào)使用一個(gè) AD統(tǒng)一采樣，然后進(jìn)行數(shù)字處理，需要進(jìn)行數(shù)字分路，解調(diào)，同步誤差估計(jì)，頻偏估計(jì)信道功率估計(jì)等處理，按照常規(guī)的方法完成這些處理需要非常大的星上處理資源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種多路快跳頻信號(hào)處理方法。采用本發(fā)明所述方法在保證算法精度的同時(shí)大大的減少了運(yùn)算規(guī)模，降低了星上處理復(fù)雜度。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是利用FSK頻率調(diào)制的特點(diǎn)，將FSK解調(diào)、參數(shù)估計(jì)與FDMA信號(hào)數(shù)字下變頻分路相結(jié)合，利用數(shù)字分路運(yùn)算直接產(chǎn)生解調(diào)和參數(shù)估計(jì)算法中需要用到的相關(guān)卷積的結(jié)果。具體方法步驟如下(1)對(duì)輸入的多路FDMA信號(hào)以4N/Tb的采樣率進(jìn)行AD進(jìn)行采樣，獲得采樣共4N 點(diǎn)的采樣序列。(2)采樣序列處理將采樣序列分為前2N點(diǎn)采樣序列和后2N點(diǎn)采樣序列。分別在前2N點(diǎn)采樣序列后和后2N點(diǎn)采樣序列前補(bǔ)充2N點(diǎn)個(gè)0值，構(gòu)成兩個(gè)4N 點(diǎn)的序列。 (3)對(duì)兩個(gè)4N點(diǎn)的序列進(jìn)行FFT變換，分別獲得對(duì)應(yīng)于前半符號(hào)2N點(diǎn)采樣后序列的累加值Sfi和對(duì)應(yīng)于后半符號(hào)2N點(diǎn)采樣后序列的累加值啦，0 ( i ( 4N-1。按頻點(diǎn)將Sfi和Sbi相加，獲得序列Si ；若對(duì)信息序列進(jìn)行解調(diào)，則轉(zhuǎn)入步驟(4)， 若對(duì)信息序列進(jìn)行參數(shù)估計(jì)處理，則轉(zhuǎn)入步驟(5)。(4)信息序列解調(diào)根據(jù)步驟⑶中獲得的序列Si，對(duì)第i路信息序列進(jìn)行判決獲得對(duì)輸入信息序列的解調(diào)結(jié)果。(5)參數(shù)估計(jì)處理根據(jù)步驟中獲得的解調(diào)結(jié)果，選取每路中的f0或者fl支路的前半符號(hào)和后半符號(hào)累加值，進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，分別獲得第i路信息序列的功率值、頻率偏移和跳頻同步誤差。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)采用本發(fā)明所述方法可以使得處理性能達(dá)到理論值，常規(guī)的數(shù)字分路算法用來(lái)處理多路快跳頻FDMA信號(hào)性能比較差，原因是跳頻同步誤差會(huì)被分路的低通濾波器濾掉，無(wú)法提取出同步誤差信號(hào)，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)同步不準(zhǔn)，傳輸性能下降。(2)本發(fā)明方法中數(shù)字處理算法運(yùn)算量小，原因是將N路信號(hào)的解調(diào)以及參數(shù)估計(jì)中運(yùn)算量大的運(yùn)算都集中到數(shù)字分路中的FFT運(yùn)算中，從而大大的節(jié)省了數(shù)字處理的硬件規(guī)模，需要的數(shù)字電路的邏輯門(mén)數(shù)僅有常規(guī)數(shù)字分路解調(diào)的三分之一左右。


圖1為數(shù)字分路原理圖；
圖2為FSK解調(diào)原理圖；圖3為跳頻同步誤差提取原理圖；圖4為功率估計(jì)原理圖；圖5為鑒頻原理圖；圖6為本發(fā)明流程圖。
具體實(shí)施例方式下面就結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步介紹。對(duì)于本發(fā)明相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行初步的介紹。數(shù)字分路技術(shù)一般數(shù)字分路算法采用FFT分路算法，F(xiàn)FT分路算法可以等效為圖1的處理過(guò)程。 圖1所示的方法等效為對(duì)輸入的一路FDMA信號(hào)只使用一個(gè)AD統(tǒng)一采樣，然后分別利用多個(gè)不同的載波進(jìn)行下變頻，得到一組分離的零中頻基帶信號(hào)，再對(duì)獲得的零中頻基帶信號(hào)進(jìn)行低通濾波后便可得到對(duì)FDMA信道的分路輸出。解調(diào)技術(shù)在調(diào)頻系統(tǒng)中每跳傳輸一個(gè)碼元，由于跳頻的影響，在碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻會(huì)產(chǎn)生了一個(gè)隨機(jī)相位，因此必須采用非相干解調(diào)算法見(jiàn)圖2。提取位于&和兩個(gè)頻點(diǎn)的碼元序列， 并分別進(jìn)行累加，然后再利用累加后的序列進(jìn)行判斷。跳頻同步誤差估計(jì)方法利用一個(gè)跳頻駐留時(shí)間內(nèi)，前半跳時(shí)間中的信號(hào)能量的累加平均值與后半跳時(shí)間中的信號(hào)能量的累加平均值比較，給出跳頻超前或滯后信息。如果前半碼元能量大于后半碼元能量，則地面跳頻相位超前星上跳頻相位；如果前半碼元能量小于后半碼元能量，則地面跳頻相位滯后星上跳頻相位，見(jiàn)圖3。功率估計(jì)方法分別對(duì)&和支路進(jìn)行匹配相關(guān)然后取模值，取出模值大的一路作為功率值，見(jiàn)圖4。頻偏估計(jì)方法
在1跳傳輸1比特的快跳系統(tǒng)中的載波頻率在不停的跳變，由于技術(shù)實(shí)現(xiàn)上的困難和復(fù)雜性，無(wú)法保證載波跳變過(guò)程中相位的連續(xù)性。因此將鑒頻放在每一跳中，即每次利用一跳中的采樣點(diǎn)計(jì)算得到一次頻偏。根據(jù)解調(diào)判決的結(jié)果，選取&或者支路的變頻結(jié)果，然后按照?qǐng)D5的方法求出頻偏。本發(fā)明技術(shù)方案本發(fā)明中對(duì)多路快跳頻信號(hào)分路解調(diào)參數(shù)估計(jì)聯(lián)合處理方法的思想是將圖1中的低通濾波器采用矩形窗函數(shù)，同時(shí)將分路間隔設(shè)置為符號(hào)速率，正好可以將FFT算法等效為FDMA的FSK信號(hào)的非相干解調(diào)。從同步誤差估計(jì)和頻偏估計(jì)算法可以看出這兩個(gè)算法都需要前半碼元的累加值和后半碼元的累加值，所以進(jìn)一步取矩形窗函數(shù)的寬度為T(mén)b/2， 其中Tb為一個(gè)調(diào)制符號(hào)的持續(xù)時(shí)間，這樣正好產(chǎn)生前半碼元的累加值和后半碼元的累加值，可以供跳時(shí)差估計(jì)、頻偏估計(jì)、解調(diào)使用。FFT變換的數(shù)學(xué)表達(dá)式為
權(quán)利要求
1. 一種多路快跳頻信號(hào)處理方法，用于對(duì)經(jīng)過(guò)解跳頻處理之后獲得的包含信息序列的多路FDMA信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和參數(shù)估計(jì)處理，其特征在于包括以下步驟(1)對(duì)輸入的多路FDMA信號(hào)以4N/Tb的采樣率進(jìn)行AD進(jìn)行采樣，獲得采樣共4N點(diǎn)的采樣序列；(2)采樣序列處理將采樣序列分為前2N點(diǎn)采樣序列和后2N點(diǎn)采樣序列；分別在前2N點(diǎn)采樣序列后和后2N點(diǎn)采樣序列前補(bǔ)充2N點(diǎn)個(gè)0值，構(gòu)成兩個(gè)4N點(diǎn)的序列；(3)對(duì)兩個(gè)4N點(diǎn)的序列進(jìn)行FFT變換，分別獲得對(duì)應(yīng)于前半符號(hào)2N點(diǎn)采樣后序列的累加值Sfi和對(duì)應(yīng)于后半符號(hào)2N點(diǎn)采樣后序列的累加值讓”0彡i彡4N-1 ；按頻點(diǎn)將Sfi和Sbi相加，獲得序列Si ；若對(duì)信息序列進(jìn)行解調(diào)，則轉(zhuǎn)入步驟，若對(duì)信息序列進(jìn)行參數(shù)估計(jì)處理，則轉(zhuǎn)入步驟(5)；(4)信息序列解調(diào)根據(jù)步驟(3)中獲得的序列Si，對(duì)第i路信息序列進(jìn)行判決獲得對(duì)輸入信息序列的解調(diào)結(jié)果；(5)參數(shù)估計(jì)處理根據(jù)步驟中獲得的解調(diào)結(jié)果，選取每路中的f0或者fl支路的前半符號(hào)和后半符號(hào)累加值，進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，分別獲得第i路信息序列的功率值、頻率偏移和跳頻同步誤差。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多路快跳頻信號(hào)處理方法，包括對(duì)以4N/Tb的采樣率獲得的采樣序列進(jìn)行預(yù)處理，形成兩個(gè)4N點(diǎn)序列并分別進(jìn)行FFT變換的步驟；對(duì)預(yù)處理后序列進(jìn)行解調(diào)和參數(shù)估計(jì)的步驟。采用本發(fā)明在保證算法精度的同時(shí)大大的減少了運(yùn)算規(guī)模，降低了星上處理復(fù)雜度。
文檔編號(hào)H04B1/713GK102299737SQ20111024440
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者周?chē)?guó)昌, 朱紅, 李振華, 李雄飛, 江桂芳, 許寧 申請(qǐng)人:西安空間無(wú)線電技術(shù)研究所