【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电子信息，尤其是一种基于fpga的lfm-msk信号生成与解调方法。
技术介绍
1、雷达通信一体化是当前通信领域的研究热点，它通过在同一硬件平台上集成雷达和通信功能，实现了资源的共享和优化，缓解频谱资源紧张的现状，在民用和军事领域展现出广泛而深远的应用前景。
2、目前，将通信信息加载到雷达信号的全共享体制，能够兼顾侦测与感知功能，已成为雷达通信一体化的主流研究方向，例如，通过ask模式调制调频连续波(fmcw)的波形、在lfm信号中加入cpm相位信息、将lfm和bpsk信号直接相乘等等。其中，一种将msk与lfm相结合的调制方法，以恒包络、频谱滚降快、对多普勒频移不敏感等优良特性获得了广泛的研究。然而，由于通信环境的复杂性，受信号传播中各类干扰、噪声影响，对上述lfm-msk波形做出高效、实时的探测与解调依然是通信领域的挑战。具体而言，现有解调方法的硬件层架构具有一定的设计复杂度，例如较多的逻辑、存储器和dsp资源的开销、较长的组合逻辑路径，这导致资源紧张，产生较高的功耗，带来建立、保持时间违例等时序问题，限制了系统的扩展性和解码性能；应对不同通信标准或信道条件时，一些解调方法在设计层面缺乏一定的灵活性、可配置性，无法适应复杂多变的应用场景，亟待优化和调整。
3、术语解释：
4、fpga：fpga(field-programmable gate array)现场可编程门阵列，是一种灵活的数字电路设备。这种集成电路具有可编程的逻辑门和可编程的互连资源，允许工程师根据特定的应用需求定
5、msk：msk是一种数字调制方式，代表“minimum shift keying”(最小移频键控)。这种相位调制技术在抗多径干扰和频率偏移方面具有良好的性能，因此在许多通信系统，特别是在卫星通信和无线通信领域中被广泛使用。
6、lfm：lfm信号(linear frequency modulation)是一种调频连续波雷达信号，其主要特征是频率随时间变化的线性关系，具有抗干扰能力强、距离和速度测量精度高等优点，在雷达系统中被广泛应用。
7、pdw：pdw(pulse descriptor word)脉冲描述字是一种用于描述雷达脉冲特征的数据格式。在雷达信号处理中，pdw包含有关脉冲的关键信息，如脉冲的到达时间、脉宽、频率等。通过使用pdw，雷达系统能够更有效地获取和处理脉冲数据，用于目标检测、跟踪和识别等应用，有助于提高雷达性能和数据处理效率。
技术实现思路
1、针对目前的电子信息技术中，lfm-msk信号的生成与解调过程需要资源消耗大、功耗高、灵活性和可配置性差等技术问题，本专利技术的目的在于提供一种基于fpga的lfm-msk信号生成与解调方法。
2、一方面，本专利技术实施例包括一种基于fpga的lfm-msk信号生成方法，所述基于fpga的lfm-msk信号生成方法包括以下步骤：
3、获取基于fpga的发送端；所述发送端包括lfm-msk信号调制模块和dac模块；
4、通过所述lfm-msk信号调制模块，从上位机获取配置参数；所述配置参数包括码元信息和复位信号；
5、通过所述lfm-msk信号调制模块，根据所述配置参数进行lfm-msk信号调制；
6、通过所述dac模块，对调制后得到的调制信号进行数模转换，获得模拟信号，通过所述发送端天线以射频形式发射至空间中；
7、进一步地，所述lfm-msk信号调制模块包括msk频率控制字输出单元、lfm频率控制字输出单元、dds单元和复数乘法器；所述通过所述lfm-msk信号调制模块，根据所述配置参数进行lfm-msk信号调制，包括：
8、通过所述msk频率控制字输出单元，输出与所述配置参数对应的msk频率控制字；
9、通过所述lfm频率控制字输出单元，输出与所述配置参数对应的lfm频率控制字；
10、将所述msk频率控制字输入所述dds单元，获取所述dds单元输出的msk信号；
11、将所述lfm频率控制字输入所述dds单元，获取所述dds单元输出的lfm信号；
12、将所述msk信号和所述lfm信号输入所述复数乘法器，所述复数乘法器输出的所述调制信号。
13、进一步地，所述msk信号的形式为：
14、
15、其中，t为时间变量，i为虚数单位，fc为msk载波频率，ak为第k个码元，ak的取值为±1，ts为一个码元持续时间，表示信号初始相位。
16、进一步地，所述lfm信号的形式为：
17、
18、其中，t为时间变量，i为虚数单位，f0为lfm载波频率，μ为调频斜率。
19、进一步地，所述调制信号的形式为smod(t)＝smsk(t)·slfm(t)。
20、另一方面，本专利技术实施例包括一种基于fpga的lfm-msk信号解调方法，所述基于fpga的lfm-msk信号解调方法包括以下步骤：
21、获取基于fpga的接收端；所述接收端包括adc模块、脉冲检测模块和msk信号调制模块；
22、获取模拟信号；所述模拟信号通过实施例中的基于fpga的lfm-msk信号生成方法生成与发射，通过接收端天线接收经空间传播的模拟信号；
23、通过所述adc模块，对所述模拟信号进行模数转换，获得数字信号；
24、通过所述脉冲检测模块，对所述数字信号进行基于双路能量比的脉冲检测，获得脉宽信息和上升沿标志；
25、通过所述msk信号调制模块，对所述脉宽信息和上升沿标志进行基于复数域的lfm-msk信号相干解调，获得解调结果。
26、进一步地，所述脉冲检测模块包括累加器、除法器和虚拟输入输出单元；
27、所述通过所述脉冲检测模块，对所述数字信号进行基于双路能量比的脉冲检测，获得脉宽信息和上升沿标志，包括：
28、通过所述累加器，对所述数字信号进行n点滑窗积累，获得各个窗口各自的积累值；
29、对所有窗口的积累值进行移位，获取积累均值；
30、对于任一对相邻窗口，分别通过所述除法器，对该对相邻窗口的积累均值求两次比值，其中第一次比值为前窗口积累值除以后窗口积累值，第二次比值为后窗口积累值，除以前窗口积累值；
31、通过所述虚拟输入输出单元实时传输判决门限t与计数值cnt，对于任一对相邻窗口对应的所述第一次比值和所述第二次比值进行联合判决；
32、当通过联合判决确定连续出现高于判决门限的比值达到cnt次时，判定脉冲边沿出现；
33、当判定脉冲边沿出现，获取脉冲边沿的上升沿标志，以上升沿标志作为起始标志，以系统时钟周期为单位开始计数，直至脉冲边沿的下降沿停止计数，计数结果为脉冲的脉宽信息。
34、进一步地，所述msk信号调制模块包括累加器和本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于FPGA的LFM-MSK信号生成方法，其特征在于，所述基于FPGA的LFM-MSK信号生成方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于FPGA的LFM-MSK信号生成方法，其特征在于，所述LFM-MSK信号调制模块包括MSK频率控制字输出单元、LFM频率控制字输出单元、DDS单元和复数乘法器；所述通过所述LFM-MSK信号调制模块，根据所述配置参数进行LFM-MSK信号调制，包括：
3.根据权利要求2所述的基于FPGA的LFM-MSK信号生成方法，其特征在于，所述MSK信号的形式为
4.根据权利要求3所述的基于FPGA的LFM-MSK信号生成方法，其特征在于，所述LFM信号的形式为
5.根据权利要求4所述的基于FPGA的LFM-MSK信号生成方法，其特征在于，所述调制信号的形式为SMOD(t)＝SMSK(t)·SLFM(t)。
6.一种基于FPGA的LFM-MSK信号解调方法，其特征在于，所述基于FPGA的LFM-MSK信号解调方法包括：
7.根据权利要求6所述的基于FPGA的LFM-MSK信号解调方
8.根据权利要求6所述的基于FPGA的LFM-MSK信号解调方法，其特征在于，所述MSK信号调制模块包括累加器和乘法器；
9.根据权利要求6所述的基于FPGA的LFM-MSK信号解调方法，其特征在于，所述接收端还包括脉冲过滤模块，所述基于FPGA的LFM-MSK信号解调方法还包括以下步骤：
10.根据权利要求6所述的基于FPGA的LFM-MSK信号解调方法，其特征在于，所述接收端还包括码元存储模块，所述基于FPGA的LFM-MSK信号解调方法还包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于fpga的lfm-msk信号生成方法，其特征在于，所述基于fpga的lfm-msk信号生成方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于fpga的lfm-msk信号生成方法，其特征在于，所述lfm-msk信号调制模块包括msk频率控制字输出单元、lfm频率控制字输出单元、dds单元和复数乘法器；所述通过所述lfm-msk信号调制模块，根据所述配置参数进行lfm-msk信号调制，包括：
3.根据权利要求2所述的基于fpga的lfm-msk信号生成方法，其特征在于，所述msk信号的形式为
4.根据权利要求3所述的基于fpga的lfm-msk信号生成方法，其特征在于，所述lfm信号的形式为
5.根据权利要求4所述的基于fpga的lfm-msk信号生成方法，其特征在于，所述调制信号的形式为smod(t)＝smsk(t)·slf...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭瑞，李杰滔，李兴国，徐世友，陈曾平，
申请(专利权)人：中山大学·深圳，
类型：发明
国别省市：
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