一种适用于扩频MSK基带信号匹配滤波器的实现方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于扩频MSK基带信号匹配滤波器的实现方法。利用MSK基带信号的周期对称性，首先分组进行基本码元的匹配滤波、移位存储和抽取，获得各分组的基本码元的分段匹配相关结果；然后按照时间顺序以及与MSK扩频序列对应的变换图样，对各分组的基本码元的分段匹配相关结果进行分组选择和极性变换，获得扩频MSK基带信号的分段匹配相关结果；最后对扩频MSK基带信号的分段匹配相关结果进行流水线累加，得到与传统并行匹配滤波一致的结果。本发明专利技术提出的分组的基本码元的匹配滤波方法，大幅减少了对乘法器资源的占用，并且克服了MSK基带信号码元偏置的影响，便于构造复数滤波器。滤波器。滤波器。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于扩频MSK基带信号匹配滤波器的实现方法


[0001]本专利技术属于数字通信信号处理
，具体涉及一种适用于扩频MSK基带信号匹配滤波器的实现方法。

技术介绍

[0002]最小频移键控(Minimum Shift Keying，MSK)具有相位连续、包络恒定以及频带利用率高的优点。当与直接序列扩频技术相结合，展现出优于扩频BPSK(Binary Phase Shift Keying，二进制相移键控)系统的性能。扩频MSK系统通常采用匹配相关的解扩方法，可以获得直接序列扩频的抗干扰能力。但在执行匹配相关解扩前，必须先确定扩频序列的起始位置。在低信噪比条件下，通常采用匹配滤波的方法，搜索固定扩频序列的相关峰来进行确定。
[0003]众所周知，匹配滤波器的冲激响应就是输入信号在时间上的镜像。假设扩频序列由K个码元组成，每个码元R倍过采样，则在接收端进行匹配滤波时，每输入1个采样点，匹配滤波器就需要执行KR次乘法运算。在对速率要求不高的应用场景中，尚能利用串行方式来减少匹配滤波器占用的乘法器数量。但在实时性较高的高速通信系统中，只能采取其它的有效方法来降低匹配滤波器的硬件实现复杂度。
[0004]比如在扩频BPSK系统中，申请公布号为CN102176666A的中国专利申请利用1个码元长度的方波作为匹配滤波波形，是以牺牲系统的信噪比性能为代价，达到简化硬件实现的目的。又比如在扩频MSK系统中，申请公布号为CN108347259A的中国专利申请则是将码元的过采样倍数降至1，更是将匹配滤波系数也固定在<br/>±
1，这样不仅无法提供准确的定时相位，也没有在码元周期内尽可能多地收集信号能量，所以不能充分利用直接序列扩频的抗干扰能力。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种适用于扩频MSK基带信号匹配滤波器的实现方法，不仅要显著降低硬件实现复杂度，而且在功能上应与传统并行匹配滤波器等效。
[0006]技术方案：为实现上述目的，本专利技术公开了一种适用于扩频MSK基带信号匹配滤波器的实现方法，包括：
[0007]步骤1，利用MSK基带信号的周期对称性，对余弦波形和/或正弦波形的码元进行分组，获得每个分组的基本码元；
[0008]步骤2，根据每个分组的基本码元对扩频MSK基带信号的同相支路和/或正交支路进行匹配滤波，获得每组基本码元的匹配滤波结果；
[0009]步骤3，对每组基本码元的匹配滤波结果进行抽取，获得基本码元的分段匹配相关结果；
[0010]步骤4，按照时间顺序以及与MSK扩频序列对应的变换图样，对各分组的基本码元
的分段匹配相关结果进行分组选择和极性变换，获得扩频MSK基带信号的分段匹配相关结果；
[0011]步骤5，对扩频MSK基带信号的分段匹配相关结果进行流水线累加，获得扩频MSK基带信号的匹配滤波结果，该结果与传统并行匹配滤波一致。
[0012]优选地，所述方法适用于余弦分组滤波器和/或正弦分组滤波器，所述余弦分组滤波器和/或正弦分组滤波器用于对扩频MSK基带信号进行复数匹配滤波。
[0013]优选地，所述方法的复数匹配滤波的余弦或正弦分组滤波器，由系数不同的2个基本码元匹配滤波器组成。步骤1包括：选取余弦波的第1和第2个四分之一周期，用作余弦分组滤波器的基本码元，根据它们的幅值产生2组滤波器系数；同样选取正弦波的第1和第2个四分之一周期，用作正弦分组滤波器的基本码元，根据它们的幅值产生2组滤波器系数。
[0014]优选地，根据余弦波和/或正弦波的幅值产生2组滤波器系数包括在余弦波和/或正弦波的每个基本码元上均匀选取R个点，根据所述R个点的幅值产生滤波器系数，R表示过采样倍数，即每组滤波器的阶数均等于过采样倍数。
[0015]优选地，所述方法的复数匹配滤波的余弦或正弦分组滤波器中，步骤2包括系数不同的2个基本码元匹配滤波器同时工作，匹配滤波结果分别存放至2组移位存储器。移位存储器的级数等于MSK扩频序列的长度乘以过采样倍数。
[0016]优选地，所述方法的复数匹配滤波的余弦或正弦分组滤波器中，步骤3包括在每个采样时刻对2组移位存储器中的全部内容进行抽取，抽取倍数等于过采样倍数，抽取数量等于MSK扩频序列的长度。
[0017]优选地，所述方法的复数匹配滤波的余弦或正弦分组滤波器中，步骤4包括在每个采样时刻对抽取出的2组基本码元的分段匹配相关结果，按照时间顺序交替选择，组合成1组基本码元的分段匹配相关结果，并且每完成1次正向交替，极性反转开关也开关1次，对交替选择出的基本码元分段匹配相关结果进行极性变换。
[0018]优选地，步骤4中MSK扩频序列是按照MSK调制原理将原始扩频序列转换获得的包含IQ支路的MSK扩频序列。
[0019]优选地，所述方法的复数匹配滤波的余弦或正弦分组滤波器中，步骤4还包括在每个采样时刻对由时间顺序交替选择和极性变换后的基本码元分段匹配相关结果，按照MSK扩频序列的I支路码元或Q支路码元再次进行极性变换。
[0020]优选地，所述方法的复数匹配滤波的余弦或正弦分组滤波器中，步骤5包括在每个采样时刻对完成2次极性变换后得到的扩频MSK基带信号的分段匹配相关结果进行流水线累加。
[0021]本专利技术的有益效果是：本专利技术提出一种分组的基本码元的匹配滤波方法，用于扩频MSK基带信号的并行匹配滤波。其中，基本码元的匹配滤波方法利用了MSK基带信号的周期对称性，可以大幅减少对乘法器资源的占用；而分组的方法可以克服MSK基带信号码元偏置的影响，在不同支路同时输出有效的基本码元分段匹配相关结果，便于构造复数滤波器，本专利技术的创新之处正在于此。
附图说明
[0022]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述
和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
[0023]图1是复数滤波器结构图。
[0024]图2是分组滤波器结构图。
[0025]图3是单个分组中的滤波示意图。
[0026]图4是单个分组中的移位存储和抽取示意图。
[0027]图5是分组选择和极性变换的示意图。
具体实施方式
[0028]下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术的保护范围不限于此。
[0029]假设在扩频MSK系统中，长度K的扩频序列经过MSK基带调制，得到扩频MSK基带信号同相或正交支路上的K个码元。若每个码元R倍过采样，则在接收端进行匹配滤波时，每输入1个采样点，匹配滤波器就需要执行KR次乘法运算。如果同时考虑同相正交支路，对于复数滤波器就需要4KR次乘法运算。本实施例中，K＝128，R＝5。
[0030]由MSK信号正交调制原理可知，原始码元(原始扩频序列)a
k
经过差分编码和串并变换后，变成上下支路的码元(MSK扩频序列)p
k
和q
k
，再分别乘上余弦形加权函数coS(πt/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于扩频MSK基带信号匹配滤波器的实现方法，其特征在于，包括：步骤1，利用MSK基带信号的周期对称性，对余弦波形和/或正弦波形的码元进行分组，获得每个分组的基本码元；步骤2，根据每个分组的基本码元对扩频MSK基带信号的同相支路和/或正交支路进行匹配滤波，获得每组基本码元的匹配滤波结果；步骤3，对每组基本码元的匹配滤波结果进行抽取，获得基本码元的分段匹配相关结果；步骤4，按照时间顺序以及与MSK扩频序列对应的变换图样，对各分组的基本码元的分段匹配相关结果进行分组选择和极性变换，获得扩频MSK基带信号的分段匹配相关结果；步骤5，对扩频MSK基带信号的分段匹配相关结果进行流水线累加，获得扩频MSK基带信号的匹配滤波结果。2.根据权利要求1所述的一种适用于扩频MSK基带信号匹配滤波器的实现方法，其特征在于，适用于余弦分组滤波器和/或正弦分组滤波器，所述余弦分组滤波器和/或正弦分组滤波器用于扩频MSK基带信号的复数匹配滤波。3.根据权利要求2所述的一种适用于扩频MSK基带信号匹配滤波器的实现方法，其特征在于，所述余弦分组滤波器和/或正弦分组滤波器均包括系数不同的2个基本码元匹配滤波器，步骤1包括：选取余弦波的第1和第2个四分之一周期，用作余弦分组滤波器的基本码元，根据它们的幅值产生2组滤波器系数；同样选取正弦波的第1和第2个四分之一周期，用作正弦分组滤波器的基本码元，根据它们的幅值产生2组滤波器系数。4.根据权利要求3所述的一种适用于扩频MSK基带信号匹配滤波器的实现方法，其特征在于，根据余弦波和/或正弦波的幅值产生2组滤波器系数包括在余弦波和/或正弦波的每个基本码元上均匀选取R个点，根据所述R个点的幅值产生滤波器系数，R表示过采样倍...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗荣华，石华，
申请(专利权)人：金陵科技学院，
类型：发明
国别省市：