一种基于FDMA体制的码分多波束信号分离方法技术

本发明专利技术涉及一种基于FDMA体制的码分多波束信号分离方法，属于微波信号测量领域。本发明专利技术方法利用先验信息，将多路并行混频后的信号叠加，然后经过公共支路的低通滤波器和匹配滤波器，将频分的复用信号都搬移到基带；又由于各个频点对应的波束信号拥有各自不同的编码序列，其各自的自相关函数可用来区分各个波束信号，故使用与之相匹配的多路并行码捕获模块进行相关运算和相关峰的检测后得到相关峰，将相关峰进行解相关运算最终分离出信号。对比传统的基于FDMA体制的码分多波束信号的分离方法，本发明专利技术方法通过引入解相关运算，将复杂的多路并行的下变频模块和匹配滤波器模块进行了简化，显著的节省了硬件资源，提高了运算效率，节约了资源消耗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FDMA体制的码分多波束信号分离方法
本专利技术涉及一种信号分离方法，特别涉及一种基于FDMA体制的码分多波束信号分离方法，属于微波信号测量领域。
技术介绍
在多波束网络实际系统中，多波束网络中模拟器件的幅相不一致性等因素会导致阵列通道间各输出波束的幅度和相位关系偏离预设值。因此准确分离出天线系统的FDMA(频分多址)多波束信号，并且根据分离出的多波束信号计算出各多波束信号间的幅相关系具有重要的实际意义，只有精确估算出天线系统的通道幅相不一致性并进行补偿，才能保证波束成形的质量，使多波束网络准确有效的工作。传统分离FDMA多波束信号的方法只需要将多波束信号通过并行的多路下变频模块和多路并行的匹配滤波器模块，下变频模块包括混频，低通滤波器两个部分，用这种方法即可将FDMA多波束信号完整的分离。在实际应用中，多路并行下变频和多路并行的匹配滤波器模块需要消耗大量的FPGA资源，如片内高速乘法器DSP48，逻辑资源Slice等。因此，要实现FDMA多波束信号的分离，随着并行的FDMA多波束信号频点个数的增加，采用传统波束信号分离方法资源的消耗量将不可估计。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决传统FDMA多波束信号分离方法硬件资源消耗大、运算速度慢的问题，提出了一种基于FDMA体制的码分多波束信号分离方法，该方法简化了系统结构，降低了资源消耗，减少了信号分离时间。本专利技术的思想是利用先验信息，即FDMA的多波束信号同时也满足码分的条件，将多路并行混频后的信号叠加，然后经过公共支路的低通滤波器和匹配滤波器，将频分的复用信号都搬移到基带；又由于各个频点对应的波束信号拥有各自不同的编码序列，其各自的自相关函数可用来区分各个波束信号，故使用与之相匹配的多路并行码捕获模块进行相关运算和相关峰检测后最终分离出信号。本专利技术是通过以下技术方案实现的。一种基于FDMA体制的码分多波束信号分离方法，其主要步骤如下：步骤一、信源产生FDMA信号，每个频点对应的波束不仅频分，同时也码分；步骤二、接收端接收FDMA多波束信号，进行多路并行的混频操作，将FDMA多波束信号分别从各自的频点搬移到基带；步骤三、将步骤二得到的多路并行混频后的结果进行叠加，叠加后共同经过低通滤波器滤除高频分量；步骤四、将步骤三得到的信号经过匹配滤波器进行匹配滤波，减少码间串扰，提高误码率；步骤五、将步骤四得到的信号经过多路并行的码捕获模块，对输入信号进行相关运算和相关峰检测，得到各路码捕获模块输出的相关峰信号，得到的相关峰信号即为分离开的波束信号；步骤六、对步骤五得到的各路相关峰进行解相关运算，解算出的信号即为分离后无多址干扰的信号。经过上述七个步骤即完成了基于FDMA体制的码分多波束信号的波束分离。有益效果本专利技术是一种基于FDMA体制的码分多波束信号的波束分离方法。传统的FDMA多波束信号分离方法需要多路并行的混频模块，多路并行的低通滤波器模块和多路并行的匹配滤波模块，多路并行的操作会消耗大量的FPGA资源，对于普通的FPGA芯片资源容量要求较高。而采用本专利技术方法，将混频后的信号叠加后共同经过低通滤波器和匹配滤波器，将低通滤波和匹配滤波器转移到公共支路后可以减少n-1(n为频分信号的频点个数)个低通滤波器和匹配滤波器的组合模块，显著的减少了资源消耗，提高了运算效率，降低了运算时间。同时，由于FDMA多波束信号各自编码序列是不同的，所以信号叠加后造成的多址干扰也能够通过资源消耗量很少的解相关运算去除，从而将所有波束分离。综上所述，本专利技术利用了FDMA的多波束信号同时满足码分的条件，虽然引入了解相关运算消耗了少量资源，但是将复杂多路并行的下变频模块和匹配滤波器模块进行了简化，大量的节省了硬件资源，提高了运算速率。附图说明图1是传统的基于FDMA体制的码分多波束信号的分离方法流程示意图；图2是本专利技术实施例的基于FDMA体制的码分多波束信号的分离方法流程示意图；图3是传统基于FDMA体制的码分多波束信号的分离方法和本专利技术的基于FDMA体制的码分多波束信号的分离方法的误码率比较示意图；图4是本专利技术实施例的基于FDMA体制的码分多波束信号分离方法和传统基于FDMA体制的码分多波束信号的分离方法的耗时对比图。具体实施方式下面将结合附图和实施例对本专利技术加以详细说明，同时也叙述了本专利技术技术方案解决的技术问题及有益效果，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本专利技术的理解，而对其不起任何限定作用。如图1所示是传统基于FDMA体制的码分多波束信号的分离方法流程示意图，主要方法是将信源发出的频分多波束信号并行通过多路下变频模块和多路并行的匹配滤波器模块，其中下变频模块包括混频、低通滤波器两个部分。以一路下变频模块为例，混频模块的主要作用是将FDMA的多波束信号搬移到基带，同时会产生高频信号；低通滤波器的作用就是保留基带信号，滤除高频信号；将基带信号通过多路并行的匹配滤波器模块进行匹配滤波，减少码间串扰，提高误码率；然后利用码分信号中编码序列的良好自相关性，经过多路并行的码捕获模块进行相关运算和相关峰的检测得到各路的相关峰，即可得到波束分离后的结果。如图2所示是本专利技术实施例的基于FDMA体制的码分多波束信号的分离方法流程示意图，主要方法是将信源发出的基于FDMA体制的码分多波束信号并行通过多路混频模块，将FDMA信号搬移到基带，同时会产生信号频谱的混叠，但是可以保证每个波束都被搬移到了基带。将混频后的多路信号进行相加，此时信号叠加，频谱混叠，但是仍旧能保证每个波束在基带部分保留原始信号不变。将叠加后的信号经过低通滤波器滤除混叠后信号的高频分量，此时的信号只保留了基带分量和部分由于混频产生的低频分量，进一步将信号经过匹配滤波器进行匹配滤波。然后再将信号经过多路并行的码捕获模块即可得到各路的相关峰信号，码分的多波束信号由于在下变频模块中的叠加操作中引入了多址干扰，所以需要在码捕获模块后进行解相关运算消除多址干扰，解相关运算后的多路信号即为最终的波束分离结果。实施例以测试用户为8(即8个频点)，选用具有非正交码字序列作为扩频码的多波束幅相测试系统为例，对本专利技术的具体实施过程进行说明。步骤一、令多波束幅相测试系统的测试用户为8(即8组扩频码)，信源发出8个频分多址信号，每个频点对应的波束信号同时也对应着8组扩频码之一。扩频码可以选择Gold码，m序列，ZCZ序列等，在本实例中选择的扩频码组为m序列。频点任意可设，在本实例中，设频点为100MHz，110MHz，120MHz，130MHz，140MHz，150MHz，160MHz，170MHz。步骤二、接收端根据已知的8个频点将接收到的多波束信号进行并行的8路混频操作，将8个频点的频分信号分别搬移到基带。每一路的混频过程中只有对应频点，即本例中，频点为100MHz，110MHz，120MHz，130MHz，140MHz，150MHz，160MHz，170MHz的信号才能被搬移到基带(0MHz)，如第一路混频操作中，只有频点为100MHz的信号被搬移到了基带，其余7个频点的信号均分布在基带附近。本步骤会产生8路并行的信号，每一路信号都包含该路对应频点的基带信号，对应频点的高频信号，以及其余频点的对应的混频后结果；步骤三、将步骤二得到的多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FDMA体制的码分多波束信号分离方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、信源产生FDMA信号，每个频点对应的波束不仅频分，同时也码分；步骤二、接收端接收FDMA多波束信号，进行多路并行的混频操作，将FDMA多波束信号分别从各自的频点搬移到基带；步骤三、将步骤二得到的多路并行混频后的结果进行叠加，叠加后共同经过低通滤波器滤除高频分量；步骤四、将步骤三得到的信号经过匹配滤波器进行匹配滤波，减少码间串扰，提高误码率；步骤五、将步骤四得到的CDMA信号经过多路并行的码捕获模块进行相关运算和相关峰的检测，得到各路码捕获模块输出的相关峰信号，以实现波束分离；步骤六、对步骤五得到的各路相关峰进行解相关运算，解算出的信号即为分离后无多址干扰的信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于FDMA体制的码分多波束信号分离方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、信源产生FDMA信号，每个频点对应的波束不仅频分，同时也码分；步骤二、接收端接收FDMA多波束信号，进行多路并行的混频操作，将FDMA多波束信号分别从各自的频点搬移到基带；步骤三、将步骤二得到的多路并行混频后的结果进行叠加，叠加后共同经过低通滤波器滤除高频分量；步骤四、将步骤三得到的信号经过匹配滤波器进行匹配滤波，减少码间串扰，降低误码率；步骤五、将步骤四得到的信号经过多路并行的码捕获模块进行相关运算和相关峰的检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋哲，王帅，卜祥元，罗婧，涂水平，鲁楠，戴计博，杨骁，赵文静，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11