一种应答机的数据解调方法技术

本发明专利技术公开一种应答机的数据解调方法，主要解决现有方法基于希尔伯特变换实现调相数据的解调需要建立码元同步和跟踪，导致解调效率低的问题。其实现方案是：将应答机接收的雷达信号分两路，一路进行希尔伯特变换生成正交信号，另一路进行延时对齐相位生成同相信号；对正交信号与同相信号进行正弦、余弦二倍角公式的运算及二分频处理，得到载波相位的正弦波及余弦波；将正交信号、同相信号、载波相位的正弦波及载波相位余弦波代入余弦二角差公式进行运算，消去载波相位，得到解调数据。本发明专利技术基于希尔伯特变换实现调相数据的解调不需要码元同步，免去了码元同步的建立、码元同步的跟踪，节省了电路，体高了解调效率，可用于应答机数据通信。数据通信。数据通信。

【技术实现步骤摘要】
一种应答机的数据解调方法


[0001]本专利技术属于通信
，特别涉及一种数据解调方法，可用于应答机数据通信。

技术介绍

[0002]雷达和应答机构成询问应答式二次雷达系统，应答机装在飞机，雷达位于地面。雷达向应答机周期性发射询问信号，应答机接收询问信号，对其进行判断和处理，产生应答信号并向雷达回复应答信号，雷达根据应答信号的到达时间和内容，测量飞机相对于雷达的距离、方位和俯仰角度三维数据，雷达将数据进行二进制相移键控BPSK调制后发射给应答机，应答机接收信号，解调出数据，解码数据得到数据信息，送给飞机帮助其导航定位。
[0003]飞机接收到的BPSK调相信号，其幅度做归一化后的数学模型是S(n)＝cosΦ
n
。现有的解调方法通常采用正交解调，常见的解调方法包括基于低通滤波器的解调方法和基于希尔伯特变换的解调方法这两种。其中：
[0004]基于希尔伯特变换的方法解调BPSK调相信号是两路并行工作，即第Ⅰ路对接收信号进行希尔伯特变换，输出幅度不变而相位移相90
°
的信号，生成正交信号第Ⅱ路对接收信号进行延时后，对齐接收信号的相位，生成同相信号S(n)＝cosΦ
n
，此延迟时间等于第Ⅰ路执行希尔伯特变换所需消耗的时间；再将正交信号、同相信号进行平方、求和、开方，得到调相信号的瞬时幅度值；根据幅度的起伏，查找码元的切换点，据此建立码元同步，在码元同步出现的时刻对每位码元采样，确保在每位码元的波形稳定区获得采样点信号；再对前后相邻的两个码元的采样点信号执行点积运算，得到相邻两个码元的相位差Φ
Δ
的余弦信号cosΦ
Δ
：
[0005][0006]当相位差Φ
Δ
＝0时cosΦ
Δ
＝1表示数字信息0，当相位差Φ
Δ
＝π时cosΦ
Δ
＝
‑
1表示数字信息1；再对数字信息进行反变换，即可解调出二进制差分相移键控BPSK调相信号。
[0007]在基于希尔伯特变换的解调方法中，在建立码元同步后，为时刻保持码元同步还需采取码元同步的跟踪措施，例如开环/闭环码元同步法，因为码元定时误差的累积及多普勒频移等因素将导致码元失步，造成解调数据出错，因而需要在码元失步后重新建立码元同步。
[0008]现有方法在码元同步重建过程中，是将上述建立码元同步的方法重新做一遍，该方法如果长时间未出现码元的切换点，就无法建立码元同步，导致无法解调数据。为解决此问题，研究者提出了两种解决方法，一种是加扰解扰法，二是前导码辅助法，其中：
[0009]加扰解扰法，是在发射端用伪随机码对数据加白噪声，在接收端对解调得到的数据去白噪声，因为白噪声是随机信号，不会长时间恒定不变，因此该方法能达成码元同步的建立，但其缺点是处理过程复杂，增加解调时间；
[0010]前导码辅助法，是在数据码元之前增加一串1、0相间的前导码元，以实现码元同步
的建立，但由于其还需采取码元同步的跟踪措施，因而实现电路复化。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的在于针对上述已有技术的不足，基于希尔伯特变换，提出一种应答机的数据解调方法，以避免码元同步的建立和跟踪，简化调相数据信号的解调过程，提高解调效率。
[0012]实现本专利技术目的技术关键是，运用三角函数运算去代替码元同步的建立和跟踪，简化调相数据信号的解调过程，避免电路复化。其实现步骤包括如下：
[0013](1)雷达发射信号二进制相移键控BPSK调相信号，应答机接收到与雷达发射信号有相位差φ的信号：产生正交信号M(n)sinθ
n
和同相信号M(n)cosθ
n
这两路信号，其中θ
n
＝ωn+φ为载波相位，ω是角弧度，n表示第n个采样点，是调制相位其取值0或π，M(n)代表了数据信息，当时M(n)取值1表示数字信息0，当时M(n)取值－1表示数字信息1；
[0014](2)对正交信号及同相信号按照正弦二倍角公式2sinacosa＝sin2a进行运算，得到载波相位θ
n
二倍相位2θ
n
的正弦波sin2θ
n
，并对其进行二分频，得到载波相位θ
n
的正弦波sinθ
n
；
[0015](3)对正交信号及同相信号按照余弦二倍角公式cos
2 a
‑
sin
2 a＝cos2a进行运算，得到载波相位θ
n
的二倍相位2θ
n
的余弦波cos2θ
n
，并对其二分频，得到载波相位θ
n
的余弦波cosθ
n
；
[0016](4)根据同相信号、正交信号、载波相位θ
n
的正弦波及余弦波，利用代入余弦二角差公式cosacosb+sinasinb＝cos(a
‑
b)，得到解调数据M(n)。
[0017]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：
[0018]本专利技术由于运用三角函数运算实现对二进制相移键控调相信号的解调，即基于希尔伯特变换并延时对齐相位，得到正交信号和同相信号，然后采取乘、减法运算以及二分频的方式，得到载波相位的正弦波及余弦波，最后对这四个信号乘、加法运算，消去载波相位，提取数据，因而不需要码元同步的建立和跟踪，极大地降低了电路的设计复杂度，节省了硬件资源，提高了解调效率。
附图说明
[0019]图1雷达和应答机的工作示意图；
[0020]图2是本专利技术的原理框图；
[0021]图3是本专利技术的实现示意图。
具体实施方式
[0022]以下结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细描述。
[0023]参照图1，雷达和应答机构成询问应答式二次雷达系统，应答机装在飞机上，雷达位于地面。雷达向应答机周期性发射询问信号，应答机接收询问信号，对其进行判断和处理，产生应答信号并向雷达回复应答信号。雷达将数据进行二进制相移键控BPSK调制后发
射给应答机，应答机接收信号，解调出数据送给飞机。
[0024]参照图2，本实例应答机的数据解调原理如下：
[0025]应答机接收与雷达发射信号存在相位差的信号，通过对其接收信号的不同处理，得到接收的正交信号和同相信号；通过对正交信号与同相信号的运算及二分频处理，得到载波相位的正弦波及余弦波，通过对正交信号、同相信号、载波相位的正弦波及载波相位余弦波对这四个信号的运算，消去载波相位，提取出解调数据。
[0026]参照图3，本实例应答机的数据解调实现步骤如下：
[0027]步骤1，应答机产生正交信号及同相信号。
[0028]1.1)应答机接收雷达的发射信号：
[0029]雷达的发射信号是二进制相移键控BPSK调相信号，经空间传输，应答机接收到的信号为与其有相位差的接收：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应答机的数据解调方法，其特征在于，包括：(1)雷达发射信号二进制相移键控BPSK调相信号，应答机接收到与雷达发射信号有相位差φ的信号：产生正交信号M(n)sinθ
n
和同相信号M(n)cosθ
n
这两路信号，其中θ
n
＝ωn+φ为载波相位，ω是角弧度，n表示第n个采样点，是调制相位其取值0或π，M(n)代表了数据信息，当时M(n)取值1表示数字信息0，当时M(n)取值－1表示数字信息1；(2)对正交信号及同相信号按照正弦二倍角公式2sinacosa＝sin2a进行运算，得到载波相位θ
n
二倍相位2θ
n
的正弦波sin2θ
n
，并对其进行二分频，得到载波相位θ
n
的正弦波sinθ
n
；(3)对正交信号及同相信号按照余弦二倍角公式cos
2 a
‑
sin
2 a＝cos2a进行运算，得到载波相位θ
n
的二倍相位2θ
n
的余弦波cos2θ
n
，并对其二分频，得到载波相位θ
n
的余弦波cosθ
n
；(4)根据同相信号、正交信号、载波相位θ
n
的正弦波及余弦波，利用代入余弦二角差公式cosacosb+sinasinb＝cos(a
‑
b)，得到解调数据M(n)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：(1)中产生正交信号M(n)sinθ
n
和同相信号M(n)cosθ
n
这两路信号，实现如下：对接收信号S(n)＝M(n)cosθ...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈华，王磊，李赟，王江，陶林康，
申请(专利权)人：陕西长岭电子科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：