CN103281275A - 一种msk/gmsk直接序列扩频信号接收机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种MSK/GMSK直接序列扩频信号接收机结构，该接收机包括：天线，射频前端模块，模数转换器，数字基带模块，信号捕获跟踪控制模块，数据解调模块，其中：天线将接收到的信号输出给射频前端模块；射频前端模块对接收到的信号进行变频、放大和滤波；模数转换器将处理后的信号转换为数字中频信号；数字基带模块根据信号捕获跟踪控制模块的控制对输入信号进行捕获和跟踪；数据解调模块对经过捕获和跟踪的信号进行解调。本发明所提出的接收机结构具有结构简单，便于实现的优点，特别适合于解调数据的同时利用扩频信号测距功能。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域，尤其是一种MSK/GMSK直接序列扩频信号接收机，该接收机采用占空比可调的本地扩频码产生技术来提升接收机的性能。
背景技术
最小移频键控MSK是一种相位连续的频移键控，高斯最小频移键控GMSK是将MSK信号通过高斯滤波器进一步降低信号旁瓣功率，减少传输带宽和抑制带外干扰的一种调制方式，因为MSK/GMSK具有相位连续，节省带宽的特点，因此得到广泛的应用。直接序列扩频是将数据与伪随机序列结合后再调制载波，接收的时候本地产生同样的伪随机序列与接收信号相乘累加，进而捕获到接收信号，然后再跟踪解调数据。采用扩频技术能够增强信号的抗干扰能力，同时也能够提高信号的信噪比，因此广泛应用于无线通信领域。
MSK/GMSK组合直接序列扩频信号既具有扩频调制技术的优点同时又能够节省频带资源，在空间通信，地面无线通信等领域均得到了广泛的应用。目前通用MSK/GMSK接收机更多的是从接收数据的角度考虑，结构复杂，没有考虑到直接序列扩频信号的测距功能。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出一种考虑到直接序列扩频信号测距的接收机。该接收机利用MSK/GMSK基带信号IQ单支路脉冲形状，在本地产生与所述脉冲一致的占空比可调节的码，以达到解相关的目的，进而实现数据解调，同时也能够实现测距信息的提取。
为了达到上述目的，本发明提出一种MSK/GMSK直接序列扩频信号接收机，该接收机包括：天线101，射频前端模块102，模数转换器103，数字基带模块104，信号捕获跟踪控制模块105，数据解调模块106，其中：
所述天线101用于接收信号，并将接收到的信号输出给所述射频前端模块102；
所述射频前端模块102用于对接收到的信号进行变频、放大和滤波，并将经过处理的模拟中频信号输出给所述模数转换器103；
所述模数转换器103用于将输入的模拟中频信号转换为数字中频信号，并将所述数字中频信号输出给所述数字基带模块104；
所述数字基带模块104包括信号捕获单元1041和多个信号跟踪通道1042；
所述信号捕获单元1041用于通过搜索所述数字中频信号的多普勒频率和伪随机码相位对所述数字中频信号进行捕获；
所述信号跟踪通道1042用于使用锁相环对捕获后的信号的伪随机码和载波分别进行跟踪；
所述信号捕获跟踪控制模块105用于对于所述信号捕获单元1041和所述信号跟踪通道1042进行控制，以实现信号的捕获和跟踪，并将接收到的经过捕获和跟踪的信号输出给所述数据解调模块106；
所述数据解调模块106用于通过对捕获后的信号的伪随机码和载波的连续跟踪来对所述经过捕获和跟踪的信号进行解调。
本发明的MSK/GMSK直接序列扩频信号接收机，针对单支路相关特性解调信号，采用了占空比可调的本地码产生器，在结构简单的情况下，尽可能的减小了相关损失，特别适合于利用扩频信号测距的应用。
附图说明
图1是根据本发明一实施例的接收机结构示意图；
图2是根据本发明一实施例的信号跟踪通道的结构示意图；
图3是根据本发明一实施例的占空比可调码产生器的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
图1是根据本发明一实施例的接收机结构示意图，如图1所示，所述MSK/GMSK直接序列扩频信号接收机包括：天线101，射频前端模块102，模数转换器ADC103，数字基带模块104，信号捕获跟踪控制模块105，数据解调模块106，其中：
所述天线101用于接收信号，并将接收到的信号输出给所述射频前端模块102；
所述射频前端模块102用于对接收到的信号进行变频、放大和滤波，并将经过处理的模拟中频信号输出给所述模数转换器103；
所述模数转换器103用于将输入的模拟中频信号转换为数字中频信号，并将所述数字中频信号输出给所述数字基带模块104；
所述数字基带模块104包括信号捕获单元1041和多个信号跟踪通道1042。所述信号捕获单元1041用于通过搜索所述数字中频信号的多普勒频率和伪随机码相位对所述数字中频信号进行捕获；所述信号跟踪通道1042用于使用锁相环对捕获后的信号的伪随机码和载波分别进行跟踪，在所述锁相环中，所述信号跟踪通道1042产生本地载波信号和占空比可调整的矩形码信号，并与所述数字中频信号作相乘累加；
所述信号捕获跟踪控制模块105用于对于所述信号捕获单元1041和所述信号跟踪通道1042进行控制，以实现信号的捕获和跟踪，并将接收到的经过捕获和跟踪的信号输出给所述数据解调模块106；
所述数据解调模块106用于通过对捕获后的信号的伪随机码和载波的连续跟踪来对所述经过捕获和跟踪的信号进行解调。
图2是根据本发明一实施例的信号跟踪通道的结构示意图，如图2所示，所述信号跟踪通道1042包括载波跟踪环路和码跟踪环路，所述载波跟踪环路和码跟踪环路采用锁相环反馈控制的方法，来实现信号的连续跟踪。所述载波和码跟踪环路均包括：乘法器201，累加器202，载波数控振荡器NCO203，正弦余弦映射模块204，码延迟模块205，码产生器206，码数控振荡器NCO207，接收环路处理模块208，其中：
所述乘法器201用于将捕获到的数字中频信号(包括I支路信号和Q支路信号)与本地产生的载波相乘，本地载波是由所述载波NCO203驱动所述正弦余弦映射模块204而产生的正弦余弦载波；
所述码NCO207用于驱动占空比可调的所述码产生器206以产生与单支路信号脉冲形状相似的占空比可调本地码；
所述码延迟模块205用于根据所述本地码产生超前(E)、及时(P)和滞后(L)三路本地码信号；
所述数字中频信号与本地载波相乘之后，再与所述三路本地码信号分别进行相乘，所得到的相乘信号输入至所述累加器202；
所述累加器202用于对于输入的相乘信号进行累加，并将累加结果输出给所述接收环路处理模块208；
所述接收环路处理模块208用于对输入的累加结果进行环路处理，并将处理后得到的结果反馈给所述码NCO207和载波NCO203；
所述信号跟踪通道的另一输入为采样时钟，所述采样时钟输入至所述码NCO207和载波NCO203。
图3是根据本发明一实施例的占空比可调码产生器的结构示意图，如图3所示，所述占空比可调码产生器206包括：伪随机码产生器301，占空比可调脉冲发生器302，乘法器303，其中：
所述伪随机码产生器301由所述调节码NCO207产生的码钟驱动产生伪随机码；
所述占空比可调脉冲发生器302根据所述调节码NCO207产生的码相位通过查表产生本地脉冲，通过改变本地脉冲的占空比可以减少由于本地脉冲不理想而带来的信噪比损失；
所述乘法器303用于将所述伪随机码和所述本地脉冲进行相乘后输出占空比可调的码。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种MSK/GMSK直接序列扩频信号接收机，其特征在于，该接收机包括：天线(101)，射频前端模块(102)，模数转换器(103)，数字基带模块(104)，信号捕获跟踪控制模块(105)，数据解调模块(106)，其中：
所述天线(101)用于接收信号，并将接收到的信号输出给所述射频前端模块(102)；
所述射频前端模块(102)用于对接收到的信号进行变频、放大和滤波，并将经过处理的模拟中频信号输出给所述模数转换器(103)；
所述模数转换器(103)用于将输入的模拟中频信号转换为数字中频信号，并将所述数字中频信号输出给所述数字基带模块(104)；
所述数字基带模块(104)包括信号捕获单元(1041)和多个信号跟踪通道(1042)；
所述信号捕获单元(1041)用于通过搜索所述数字中频信号的多普勒频率和伪随机码相位对所述数字中频信号进行捕获；
所述信号跟踪通道(1042)用于使用锁相环对捕获后的信号的伪随机码和载波分别进行跟踪；
所述信号捕获跟踪控制模块(105)用于对于所述信号捕获单元(1041)和所述信号跟踪通道(1042)进行控制，以实现信号的捕获和跟踪，并将接收到的经过捕获和跟踪的信号输出给所述数据解调模块(106)；
所述数据解调模块(106)用于通过对捕获后的信号的伪随机码和载波的连续跟踪来对所述经过捕获和跟踪的信号进行解调。
2.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于，在所述锁相环中，所述信号跟踪通道(1042)产生本地载波信号和占空比可调整的矩形码信号，并与所述数字中频信号作相乘累加。
3.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于，所述信号跟踪通道(1042)包括载波跟踪环路和码跟踪环路，所述载波跟踪环路和码跟踪环路采用锁相环反馈控制的方法，来实现信号的连续跟踪。
4.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于，所述载波和码跟踪环路均包括：乘法器(201)，累加器(202)，载波数控振荡器(203)，正弦余弦映射模块(204)，码延迟模块(205)，码产生器(206)，码数控振荡器(207)，接收环路处理模块(208)，其中：
所述乘法器(201)用于将捕获到的数字中频信号与本地产生的载波相乘；
所述码数控振荡器(207)用于驱动占空比可调的所述码产生器(206)以产生与单支路信号脉冲形状相似的占空比可调本地码；
所述码延迟模块(205)用于根据所述本地码产生超前、及时和滞后三路本地码信号；
所述数字中频信号与本地载波相乘之后，再与所述三路本地码信号分别进行相乘，所得到的相乘信号输入至所述累加器(202)；
所述累加器(202)用于对于输入的相乘信号进行累加，并将累加结果输出给所述接收环路处理模块(208)；
所述接收环路处理模块(208)用于对输入的累加结果进行环路处理，并将处理后得到的结果反馈给所述码数控振荡器(207)和载波数控振荡器(203。
5.根据权利要求4所述的接收机，其特征在于，所述数字中频信号包括I支路信号和Q支路信号。
6.根据权利要求4所述的接收机，其特征在于，本地载波是由所述载波数控振荡器(203)驱动所述正弦余弦映射模块(204)而产生的正弦余弦载波。
7.根据权利要求4所述的接收机，其特征在于，所述信号跟踪通道的另一输入为采样时钟。
8.根据权利要求7所述的接收机，其特征在于，所述采样时钟输入至所述码数控振荡器(207)和载波数控振荡器(203)。
9.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于，所述占空比可调码产生器(206)包括：伪随机码产生器(301)，占空比可调脉冲发生器(302)，乘法器(303)，其中：
所述伪随机码产生器(301)由所述调节码数控振荡器(207)产生的码钟驱动产生伪随机码；
所述占空比可调脉冲发生器(302)根据所述调节码数控振荡器(207)产生的码相位通过查表产生本地脉冲；
所述乘法器(303)用于将所述伪随机码和所述本地脉冲进行相乘后输出占空比可调的码。
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