快速检测CPFSK信号的方法技术

本发明专利技术公开的一种快速检测CPFSK信号的方法，旨在提供一种实时性好，适应微弱信号场景、满足不同调频指数的CPFSK信号检测方法。本发明专利技术通过下述技术方案予以实现：频率正、负预补偿模块根据CPFSK信号的调频指数，选取频率补偿值和矩形窗频率宽度，并分别采用正、负的频率补偿值对接收信号进行频率预补偿；加窗平滑模块采用频谱加矩形窗的方法对频率正负补偿并联支路输出的积分累加数据进行加窗平滑；峰值搜索模块采用比较搜索的方法得到积分峰值及其所在指数；加权平均模块采用加权平均的方法得到自适应检测门限；检测解算模块采用积分峰值和自适应检测门限作比较判决的方法检测接收信号的存在情况，并解算出CPFSK信号的载波频偏。

A method of fast detecting CPFSK signal

【技术实现步骤摘要】
快速检测CPFSK信号的方法
本专利技术可用于无线通信领域，涉及一种微弱连续相位频移键控(ContinuousPhaseFrequencyShiftKeying，CPFSK)信号的快速检测方法。技术背景随着通信技术与通信方式的快速发展，通信信号调制方式与通信系统越来越复杂。连续相位频移键控(CPFSK)信号具有包络恒定、相位连续、具有抗多径干扰和相位干扰等特点，由于其频带利用率高、带外衰减快、频谱主瓣能量集中、旁瓣滚降衰减快、遥测格式灵活多变、便于收发端进行数据加工和处理等优点，在无线通信领域得到了非常广泛的应用。在航空航天领域的遥测遥控系统中，由于目标与接收端的距离十分遥远，并考虑到障碍遮挡、多径严重、信号干扰等复杂因素，所接收信号的接收功率将受到各种信道损耗而严重衰减，一般已完全淹没在各种强噪声中，则遥测遥控系统对CPFSK信号的接收检测应满足低信噪比条件；其次，目标常处于高速机动状态，目标信号在可视范围内的驻留时间较短，接收端的测控弧段将极其有限，应保证遥测遥控系统能够在较短处理时间内快速地完成信号检测。因此，如何在微弱信号场景下实现CPFSK信号的有效、精确、快速检测已经成为测控系统的关键技术难题。CPFSK信号是一种包络恒定的非线性调制技术，属于连续相位调制的一种，通过不同的频率来进行信息的传送。CPFSK信号的检测方法有很多，有相干法和非相干法之分。相干检测技术需要利用载波的相位信息。为了得到相干载波信号，在接收端需要有本地振荡器从接受信号中提取与发端载波相同的相位信息。非相干检测与相干检测不同，它不需要在接收端设置本地震荡以产生和发端相同的载波以提取相位信息。为了解决微弱信号场景下CPFSK信号的快速检测的问题，传统检测方法常采用基于周期图或快速傅里叶变换的估计方法，目前常用的有最值法、能量重心法、中值法，最值法和能量重心法都依赖于频谱峰值的估计，但由于CPFSK信号频谱中部的平坦性，会导致频谱峰值偏离中心频率点而恶化检测性能，而中值法在实际工程中较为常见，在信噪比较高的场合有较高的估计精度，但在中低信噪比下，频谱受噪声的影响较大，导致检测概率急剧下降。上述方法的检测性能各有优劣，但都无法同时满足高实时性、高准确度和弱信噪比的性能需求。
技术实现思路
本专利技术针对传统检测方法存在实时性差、检测准确度低、难以适应微弱信号场景的技术缺陷，提供一种实时性好，检测准确度高、适应微弱信号场景、满足不同调频指数的CPFSK信号的快速检测方法。本专利技术的上述目的可以通过以下介绍方案予以实现，一种快速检测CPFSK信号的方法，具有如下技术特征：在微弱信号场景下，将频率正、负预补偿模块、滤波采样模块、数据缓存模块、FFT模块和非相干积分模块顺次串联组成频率正负补偿并联支路；频率正、负预补偿模块根据连续相位频移键控CPFSK信号的调频指数，选取频率补偿值和矩形窗频率宽度，并分别采用正、负的频率补偿值对接收信号进行频率预补偿，滤波采样模块完成任意比降采样处理后将采样数据存入至数据缓存模块中，FFT模块对数据缓存模块中的采样数据进行快速傅里叶变换，非相干积分模块对FFT模块输出的数据进行积分累加后得到积分累加数据，加窗平滑模块采用频谱加矩形窗的方法对频率正负补偿并联支路输出的积分累加数据进行加窗平滑，峰值搜索模块对加窗平滑模块输出的数据采用比较搜索的方法得到积分峰值及其所在指数，加权平均模块对加窗平滑模块输出的数据采用加权平均的方法得到自适应检测门限，检测解算模块采用积分峰值和自适应检测门限作比较判决的方法检测接收信号中CPFSK信号的存在情况，并根据积分峰值所在指数解算出CPFSK信号的载波频偏。本专利技术相对于传统检测方法具有以下有益效果：本专利技术针对微弱CPFSK信号，采用频率正负双向预补偿、频谱加矩形窗平滑、积分峰值与自适应检测门限作比较判决等技术，具有处理时间短、实时性好、检测准确度高、适应微弱信号场景、满足不同调频指数等特点，方法中的处理参数可根据CPFSK信号的调频指数、调频码速率等参数以及应用场景中的载波动态范围、信噪比等参数进行设置，能够满足各种应用场景下微弱CPFSK信号的快速检测需求。附图说明图1是本专利技术快速检测CPFSK信号的原理示意图。图2是图1中频率预补偿模块的频率预补偿原理示意图。图3是图1中滤波采样模块的滤波采样原理示意图。下面结合附图和实施例对专利技术进一步说明。具体实施方式参阅图1。根据本专利技术，在微弱信号场景下，将频率正、负预补偿模块、滤波采样模块、数据缓存模块、FFT模块和非相干积分模块顺次串联组成频率正负补偿并联支路；频率正、负预补偿模块根据连续相位频移键控CPFSK信号的调频指数，选取频率补偿值和矩形窗频率宽度，并分别采用正、负的频率补偿值对接收信号进行频率预补偿，滤波采样模块完成任意比降采样处理后将采样数据存入至数据缓存模块中，FFT模块对数据缓存模块中的采样数据进行快速傅里叶变换，非相干积分模块对FFT模块输出的数据进行积分累加后得到积分累加数据，加窗平滑模块采用频谱加矩形窗的方法对频率正负补偿并联支路输出的积分累加数据进行加窗平滑，峰值搜索模块对加窗平滑模块输出的数据采用比较搜索的方法得到积分峰值及其所在指数，加权平均模块对加窗平滑模块输出的数据采用加权平均的方法得到自适应检测门限，检测解算模块采用积分峰值和自适应检测门限作比较判决的方法检测接收信号中CPFSK信号的存在情况，并根据积分峰值所在指数解算出CPFSK信号的载波频偏。频率正负补偿并联支路包括：顺次串联了频率正预补偿模块、滤波采样模块、数据缓存模块、FFT模块、非相干积分模块的频率正补偿支路，和顺次串联了频率负预补偿模块、滤波采样模块、数据缓存模块、FFT模块、非相干积分模块的频率负补偿支路。参阅图2。在频率正负补偿并联支路中，频率预补偿模块根据CPFSK信号的调频指数h得到调频指数h的整数为hint、调频指数h的小数为hdec，结合CPFSK信号的调频码速率为Rfm，可得频率补偿值fcomp和矩形窗频率宽度fwdn。调频指数h的整数为hint、频率补偿值fcomp、矩形窗频率宽度fwdn对应选择表为调频指数的小数hdec频率补偿值fcomp窗函数频率宽度fwdn0.0≤hdec＜0.50.5×hint×|Rfm|hdec×hdec×|Rfm|0.5≤hdec＜0.80.5×(hint+hdec)×|Rfm|(1-hdec)×|Rfm|0.8≤hdec＜1.00.5×(hint+1)×|Rfm|(1-hdec)×(1-hdec)×|Rfm|频率正补偿模块根据正的频率补偿值+|fcomp|和系统工作时钟频率fsys，采用计算公式进行数据转换，得到正的频率补偿值控制字对进行累加得到查询地址，通过地址映射、查表生成正的频率补偿值的本地载波，将其本地载波与接收信号进行复乘运算后输出数据，对接收信号完成正的频率预补偿；同理，在频率负补偿支路中，频率负补偿模块采用负的频率补偿值-|fcomp|对接收信号进行频率负补偿。参阅图3。在频率正负补偿并联支路中，滤波采样模块根据数据采样频率fsamp，采用计算公式Ksamp＝fsamp/fsys×232进行数据转换，得到数据采样频率控制字Ksamp；通过直接数字频率合成器(DD本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速检测CPFSK信号的方法，具有如下技术特征：在微弱信号场景下，将频率正、负预补偿模块、滤波采样模块、数据缓存模块、FFT模块和非相干积分模块顺次串联组成频率正、负补偿并联支路；频率正、负预补偿模块根据连续相位频移键控CPFSK信号的调频指数，选取频率补偿值和矩形窗频率宽度，并分别采用正、负的频率补偿值对接收信号进行频率预补偿，滤波采样模块完成任意比降采样处理后将采样数据存入至数据缓存模块中，FFT模块对数据缓存模块中的采样数据进行快速傅里叶变换，非相干积分模块对FFT模块输出的数据进行积分累加后得到积分累加数据，加窗平滑模块采用频谱加矩形窗的方法对频率正、负补偿并联支路输出的积分累加数据进行加窗平滑，峰值搜索模块对加窗平滑模块输出的数据采用比较搜索的方法得到积分峰值及其所在指数，加权平均模块对加窗平滑模块输出的数据采用加权平均的方法得到自适应检测门限，检测解算模块采用积分峰值和自适应检测门限作比较判决的方法检测接收信号中CPFSK信号的存在情况，并根据积分峰值所在指数解算出CPFSK信号的载波频偏。

【技术特征摘要】
1.一种快速检测CPFSK信号的方法，具有如下技术特征：在微弱信号场景下，将频率正、负预补偿模块、滤波采样模块、数据缓存模块、FFT模块和非相干积分模块顺次串联组成频率正、负补偿并联支路；频率正、负预补偿模块根据连续相位频移键控CPFSK信号的调频指数，选取频率补偿值和矩形窗频率宽度，并分别采用正、负的频率补偿值对接收信号进行频率预补偿，滤波采样模块完成任意比降采样处理后将采样数据存入至数据缓存模块中，FFT模块对数据缓存模块中的采样数据进行快速傅里叶变换，非相干积分模块对FFT模块输出的数据进行积分累加后得到积分累加数据，加窗平滑模块采用频谱加矩形窗的方法对频率正、负补偿并联支路输出的积分累加数据进行加窗平滑，峰值搜索模块对加窗平滑模块输出的数据采用比较搜索的方法得到积分峰值及其所在指数，加权平均模块对加窗平滑模块输出的数据采用加权平均的方法得到自适应检测门限，检测解算模块采用积分峰值和自适应检测门限作比较判决的方法检测接收信号中CPFSK信号的存在情况，并根据积分峰值所在指数解算出CPFSK信号的载波频偏。2.如权利要求1所述的快速检测CPFSK信号的方法，其特征在于：频率正、负补偿并联支路包括：顺次串联了频率正预补偿模块、滤波采样模块、数据缓存模块、FFT模块、非相干积分模块的频率正补偿支路，和顺次串联了频率负预补偿模块、滤波采样模块、数据缓存模块、FFT模块、非相干积分模块的频率负补偿支路。3.如权利要求1所述的快速检测CPFSK信号的方法，其特征在于：在频率正负补偿并联支路中，频率预补偿模块根据CPFSK信号的调频指数h得到调频指数h的整数为hint、调频指数h的小数为hdec，结合CPFSK信号的调频码速率Rfm，得到频率补偿值fcomp和矩形窗频率宽度fwdn。4.如权利要求1所述的快速检测CPFSK信号的方法，其特征在于：频率正补偿模块根据正的频率补偿值+|fcomp|和系统工作时钟频率fsys，采用计算公式进行数据转换，得到正的频率补偿值控制字对进行累加得到查询地址，通过地址映射、查表生成正的频率补偿值的本地载波，将其本地载波与接收信号进行复乘运算后输出数据，对接收信号完成正的频率预补偿；同理，在频率负补偿支路中，频率负补偿模块采用负的频率补偿值-|fcomp|对接收信号进行频率负补偿。5.如权利要求1所述的快速检测CPFSK信号的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：金磊，
申请(专利权)人：西南电子技术研究所中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51