零中频结构低复杂度MSK正交解调装置及其解调方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种零中频结构低复杂度MSK正交解调装置及其解调方法，包括正交下变频模块、复数平方模块、锁相环模块、共轭相乘模块、正交解调模块、产生积分清零脉冲模块、第一积分模块、第二积分模块、第一判决模块、第二判决模块、异或模块和码同步模块。本发明专利技术有益效果：相比传统的非相干解调方法具有更低的解调门限；采用零中频结构的正交解调方法避免了带通滤波器的使用，创新将复数域的乘法运算转换为相位加减运算，实现过程中无需额外的复杂的码同步环路电路；有效降低了硬件体积和FPGA的资源消耗，同时本解调算法在降低资源消耗便于硬件实现的情况下具有很高的载波捕获速度和相位跟踪精度，尤其适用于远距离高码率的遥测接收机。收机。收机。

【技术实现步骤摘要】
零中频结构低复杂度MSK正交解调装置及其解调方法


[0001]本专利技术属于航空航天遥测
，尤其是涉及一种零中频结构低复杂度MSK正交解调装置及其解调方法。

技术介绍

[0002]FSK调制具有受飞行器尾焰影响小、抗相位噪声能力强等特点，是航空航天领域使用最广泛的遥测调制体制。最小频移键控（MSK）作为一种特殊的FSK，具有包络恒定、相位连续、带宽最小并且严格正交的特点，逐渐成为先进遥测技术的一个研究方向。
[0003]最小频移键控（MSK）解调方法分为相干解调和非相干解调，非相干解调方法不需要以接收信号的载波作为参考，因此不需要提取载波这个过程。常用的非相干解调算法主要有过零检测法、包络检波法以及差分检测法。这些方法虽然实现起来都比较简便，但抗噪能力却很一般。在低信噪比的情况下，相干解调具有明显性能优势，能实现更远距离更高带宽的遥测通信。
[0004]针对现有的相干解调算法资源消耗高，结构复杂的缺点，本专利技术算法适用零中频结构接收机，结构简单，能实现小体积设计，通过对算法的优化降低了FPGA资源消耗。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种零中频结构低复杂度MSK正交解调装置及其解调方法，以解决现有的相干解调算法资源消耗高，结构复杂的缺点。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种零中频结构低复杂度MSK正交解调装置，包括正交下变频模块、复数平方模块、锁相环模块、共轭相乘模块、正交解调模块、产生积分清零脉冲模块、第一积分模块、第二积分模块、第一判决模块、第二判决模块、异或模块和码同步模块，所述正交下变频模块输出端均与复数平方模块输入端、共轭相乘模块输入端信号连接，所述复数平方模块输出端信号连接至锁相环模块输入端，所述锁相环模块输出端均与共轭相乘模块输入端、正交解调模块输入端、产生积分清零脉冲模块输入端信号连接，所述共轭相乘模块输出端信号连接至正交解调模块输入端，所述正交解调模块输出端均与第一积分模块输入端、第二积分模块输入端信号连接，所述产生积分清零脉冲模块输出端均与第一积分模块输入端、第二积分模块输入端、码同步模块输入端信号连接，所述第一积分模块输出端通过第一判决模块信号连接至异或模块输入端，所述第二积分模块输入端通过第二判决模块信号连接至异或模块输入端，所述异或模块输出端与码同步模块信号连接。
[0007]进一步的，所述锁相环模块包括F1频率锁相环单元、F0频率锁相环单元、2bit一号右移单元、2bit二号右移单元、相加单元、相减单元、一号CORDIC单元和二号CORDIC单元，所述F1频率锁相环单元输入端、F0频率锁相环单元输入端均与复数平方模块输出端信号连接，所述F1频率锁相环单元输出端信号连接至2bit一号右移单元输入端，所述F0频率锁相环单元输出端信号连接至2bit二号右移单元输入端，所述2bit一号右移单元输出端均与相
加单元输入端、相减单元输入端信号连接，所述2bit二号右移单元输出端均与相加单元输入端、相减单元输入端信号连接，所述相加单元输出端与一号CORDIC单元信号连接，所述相减单元输出端与二号CORDIC单元信号连接。
[0008]进一步的，所述F1频率锁相环单元包括复数相乘器、CORDIC鉴相器、低通滤波器、累加器和DDS生成器，所述复数相乘器输入端与复数平方模块输出端信号连接，所述复数相乘器输出端依次通过CORDIC鉴相器、低通滤波器、累加器信号连接至DDS生成器输入端，所述DDS生成器输出端信号连接至复数相乘器输入端。
[0009]进一步的，零中频结构低复杂度MSK正交解调装置的解调方法，包括以下步骤：S1、将零中频结构低复杂度MSK正交解调装置启动，将MSK调制信号传送至正交下变频模块输入端，正交下变频模块输入端接收到MSK调制信号经处理后得到下变频信号，下变频信号分别传送给复数平方模块、共轭相乘模块；S2、所述下变频信号经过复数平方模块处理后得到复数信号，复数信号传送到锁相环模块，锁相环模块对复数信号进行处理产生频偏补偿DDS、解调同步DDS，频偏补偿DDS传送给共轭相乘模块，解调同步DDS分别传送给正交解调模块、产生积分清零脉冲模块；S3、所述共轭相乘模块对频偏补偿DDS、步骤S1中的下变频信号进行处理后得到频偏补偿信号，并将频偏补偿信号传送到正交解调模块，所述正交解调模块对频偏补偿信号、解调同步DDS进行处理后得到正交解调信号，并将正交解调信号的实部传送给第一积分模块，正交解调信号的虚部传送给第二积分模块；所述产生积分清零脉冲模块对解调同步DDS处理后得到脉冲信号，将脉冲信号传送给码同步模块，将脉冲信号的实部传送给第一积分模块，将脉冲信号的虚部传送给第二积分模块；S4、所述第一积分模块对正交解调信号的实部、脉冲信号的实部进行处理后得到实部积分信号，将实部积分信号传送给第一判决模块；所述第二积分模块对正交解调信号的虚部、脉冲信号的虚部进行处理后得到虚部积分信号，将虚部积分信号传送给第二判决模块；S5、第一判决模块对实部积分信号完成二值化操作后输出实部判决信号至异或模块；第二判决模块对虚部积分信号完成二值化操作后输出虚部判决信号至异或模块；S6、异或模块对实部判决信号、虚部判决信号进行异或运算后，输出异或信号，将异或信号传送给码同步模块；S7、码同步模块对脉冲信号、异或信号进行码同步后，输出解调数据。
[0010]进一步的，在步骤S1中的所述MSK调制信号的表达式为：，其中，表示MSK调制信号，为射频频点，为单个码元时间，为调制信息；在步骤S1中的所述下变频信号的表达式为：，其中，表示下变频信号，为调制信息，为单个码元时间，表示遥测发射机和遥测接收机的频率偏差，为表示遥测发射机和遥测接收机的相位偏差。
[0011]进一步的，在步骤S2中的所述复数信号的表达式为：，其中，
表示复数信号，为调制信息，为单个码元时间，表示遥测发射机和遥测接收机的频率偏差，为表示遥测发射机和遥测接收机的相位偏差。
[0012]进一步的，在步骤S2中的所述频偏补偿DDS的表达式为：，其中，表示频偏补偿DDS，表示遥测发射机和遥测接收机的频率偏差，为表示遥测发射机和遥测接收机的相位偏差。
[0013]进一步的，在步骤S2中的所述解调同步DDS的表达式为：，其中，表示解调同步DDS，为单个码元时间。
[0014]进一步的，在步骤S3中的所述频偏补偿信号的表达式为：，其中，表示频偏补偿信号，为调制信息，为单个码元时间。
[0015]进一步的，在步骤S3中的所述脉冲信号的实部表达式为：，其中，表示脉冲信号的实部，为单个码元时间，表示整数，表示集合中的整数集；所述脉冲信号的虚部为：，其中，表示脉冲信号的虚部，为单个码元时间，表示整数，表示集合中的整数集。
[0016]进一步的，在步骤S4中的所述实部积分信号的表达式为：，其中，其中，表示实部积分信号，表示正交解调信号的实部，表示整数，表示集合中的整数集；在步骤S4中的所述虚部积分信号的表达式为：，其中，其中，表示虚部积分信号，表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.零中频结构低复杂度MSK正交解调装置，其特征在于：包括正交下变频模块(1)、复数平方模块(2)、锁相环模块(3)、共轭相乘模块(4)、正交解调模块(5)、产生积分清零脉冲模块(6)、第一积分模块(7)、第二积分模块(8)、第一判决模块(9)、第二判决模块(10)、异或模块(11)和码同步模块(12)，所述正交下变频模块(1)输出端均与复数平方模块(2)输入端、共轭相乘模块(4)输入端信号连接，所述复数平方模块(2)输出端信号连接至锁相环模块(3)输入端，所述锁相环模块(3)输出端均与共轭相乘模块(4)输入端、正交解调模块(5)输入端、产生积分清零脉冲模块(6)输入端信号连接，所述共轭相乘模块(4)输出端信号连接至正交解调模块(5)输入端，所述正交解调模块(5)输出端均与第一积分模块(7)输入端、第二积分模块(8)输入端信号连接，所述产生积分清零脉冲模块(6)输出端均与第一积分模块(7)输入端、第二积分模块(8)输入端、码同步模块(12)输入端信号连接，所述第一积分模块(7)输出端通过第一判决模块(9)信号连接至异或模块(11)输入端，所述第二积分模块(8)输入端通过第二判决模块(10)信号连接至异或模块(11)输入端，所述异或模块(11)输出端与码同步模块(12)信号连接。2.根据权利要求1所述的零中频结构低复杂度MSK正交解调装置，其特征在于：所述锁相环模块(3)包括F1频率锁相环单元(31)、F0频率锁相环单元(32)、2bit一号右移单元(33)、2bit二号右移单元(34)、相加单元(35)、相减单元(36)、一号CORDIC单元(37)和二号CORDIC单元(38)，所述F1频率锁相环单元(31)输入端、F0频率锁相环单元(32)输入端均与复数平方模块(2)输出端信号连接，所述F1频率锁相环单元(31)输出端信号连接至2bit一号右移单元(33)输入端，所述F0频率锁相环单元(32)输出端信号连接至2bit二号右移单元(34)输入端，所述2bit一号右移单元(33)输出端均与相加单元(35)输入端、相减单元(36)输入端信号连接，所述2bit二号右移单元(34)输出端均与相加单元(35)输入端、相减单元(36)输入端信号连接，所述相加单元(35)输出端与一号CORDIC单元(37)信号连接，所述相减单元(36)输出端与二号CORDIC单元(38)信号连接；所述F1频率锁相环单元(31)包括复数相乘器(311)、CORDIC鉴相器(312)、低通滤波器(313)、累加器(314)和DDS生成器(315)，所述复数相乘器(311)输入端与复数平方模块(2)输出端信号连接，所述复数相乘器(311)输出端依次通过CORDIC鉴相器(312)、低通滤波器(313)、累加器(314)信号连接至DDS生成器(315)输入端，所述DDS生成器(315)输出端信号连接至复数相乘器(311)输入端。3.零中频结构低复杂度MSK正交解调装置的解调方法，应用于权利要求1至2任一所述的零中频结构低复杂度MSK正交解调装置，其特征在于：包括以下步骤：S1、将零中频结构低复杂度MSK正交解调装置启动，将MSK调制信号传送至正交下变频模块(1)输入端，正交下变频模块(1)输入端接收到MSK调制信号经处理后得到下变频信号，下变频信号分别传送给复数平方模块(2)、共轭相乘模块(4)；S2、所述下变频信号经过复数平方模块(2)处理后得到复数信号，复数信号传送到锁相环模块(3)，锁相环模块(3)对复数信号进行处理产生频偏补偿DDS、解调同步DDS，频偏补偿DDS传送给共轭相乘模块(4)，解调同步DDS分别传送给正交解调模块(5)、产生积分清零脉冲模块(6)；S3、所述共轭相乘模块(4)对频偏补偿DDS、步骤S1中的下变频信号进行处理后得到频偏补偿信号，并将频偏补偿信号传送到正交解调模块(5)，所述正交解调模块(5)对频偏补
偿信号、解调同步DDS进行处理后得到正交解调信号，并将正交解调信号的实部传送给第一积分模块(7)，正交解调信号的虚部传送给第二积分模块(8)；所述产生积分清零脉冲模块(6)对解调同步DDS处理后得到脉冲信号，将脉冲信号传送给码同步模块(12)，将脉冲信号的实部传送给第一积分模块(7)，将脉冲信号的虚部传送给第二积分模块(8)；S4、所述第一积分模块(7)对正交解调信号的实部、脉冲信号的实部进行处理后得到实部积分信号，将实部积分信号传送给第一判决模块(9)；所述第二积分模块(8)对正交解调信号的虚部、脉冲信号的虚部进行处理后得到虚部积分信号，将虚部积分信号传送给第二判决模块(10)；S5、第一判决模块(9)对实部积分信号完成二值化操作后输出实部判决信号至异或模块(11)；第二判决模块(10)对虚部积分信号完成二值化操作后输出虚部判决信号至异或模块(11)；S6、异或模块(11)对实部判决信号、虚部判决信号进行异或运算后，输出异或信号，将异或信号传送给码同步模块(12)；S7、码同步模块(12)对脉冲信号、异或信号进行码同步后，输出解调数据。4.根据权利要求3所述的零中频结构低复杂度MSK正交解调装置的解调方法，其特征在于：在步骤S1中的所述MSK调制信...

【专利技术属性】
技术研发人员：王仁智，韩杰，张令军，段玉龙，文佳伟，张春泽，
申请(专利权)人：天津讯联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：