CN103973622B - 一种快捷的msk通信检测解调方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快捷的MSK通信检测解调方法，种MSK通信简单快速检测与信息盲解调还原方法，用户根据对一定无线电环境中监视/侦察接收机输出信号的分析与关键参数提取，实现对目标通信存在与否的判断和完成对有信息的解调还原。其具体实现包括以下步骤：非协作接收机对有关频段进行搜索扫描，计算复杂度低，软硬件易于实现，同时在此基础上的信息盲解调还原是一种非相干检测方法，该方法通过实现对未知信息的解调还原，避免了载波相位同步的复杂运算处理，同时对系统载频估计精度要求低，允许载频估计存在一定的误差，并能适应实际通信中工作频率可能存在偏移和非协作通信接收的低信噪比要求。

Description

一种快捷的MSK通信检测解调方法
技术领域
本发明涉及一种MSK通信非协作检测解调方法，尤其涉及的是，一种快捷的MSK通信检测解调方法。
背景技术
现有的MSK非协作检测处理方法特征如下：1）利用循环统计量实施检测，算法复杂，计算量大；2）利用低通基带信号码元变换存在突变的特点，通过小波变换检测信号奇异点的方法提取比特同步信息，算法实现复杂；3）采用比特延迟相乘的方法进行差分检测，算法对噪声的抵御能力弱，不能适应非协作通信检测的低信噪比要求，且信息解调还原误码率高；4）大多检测处理只是针对MSK通信检测处理的某一个方面进行，不能形成完整而有效的通信检测与信息解调还原方案。现有方案需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新的快捷的MSK通信检测解调方法。
本发明要解决的技术问题是提供一种可操作性强、系统且高效的MSK通信检测解调处理方法。
本发明所提方法的具体实现步骤如下：
步骤一：系统初始化并展开对目标频段的扫描，对经由射频前端进入系统的信号进行初步的放大；
步骤二：模数转换获得数字化信号；
步骤三：实施延迟相乘运算处理；
步骤四：执行高通滤波处理，获得高频信号成分；
步骤五：实施傅里叶变换，获得信号的频谱；
步骤六：在频域搜索，如果没有发现两条幅值接近的明显的离散谱线，则转步骤一，如果发现则进入下一步；
步骤七：通过两条离散谱线所处的位置估计系统载频f 0 ，通过计算二者之间的频域间隔估计比特速率f b ；
步骤八：对“步骤二”所得的数字化信号做平方运算；
步骤九：将“步骤八”处理所得的信号分为并行的两路，用两个中心频率为f 1 =2f 0 +f b /2和f 2 =2f 0 -f b /2的带通滤波器分别进行滤波处理；
步骤十：将两路数据分别缓存并分别执行滑动STFT；
步骤十一：搜索STFT结果序列的峰值，并检查何时取得最大峰值，最大峰值获得时的STFT数据分段起始位置即是比特的同步位置，将此信息反馈到缓存器，当有一路信号的STFT取得最大峰值时将两路信号的STFT结果序列的峰值对比，若f 1 =2f 0 +f b /2峰值大则输出码元为1，反之为0。
所述处理模块分别连接所述语音输出模块、各所述存储器，用于根据所述场景信息，从所述存储器中读取预存储的相应数据，通过所述语音输出模块输出语音。
一种快捷的MSK通信检测解调方法，具体方法特征如下：
（1） 通过简单的延迟相乘或平方处理凸显信号特征，算法处理简单，易于实现；
（2） 通过滤波处理降低噪声对于检测接收的不利影响，增强了算法对于非协作环境的适应性，同时滤波处理技术成熟，软或硬件实现均有可直接运用的范本；
（3） 使用傅里叶变换发现和提取通信特征，技术思想简单并有快速计算方法FFT可以利用，软/硬件实现简单；
（4） 依据延迟相乘信号的高频部分明显存在两条幅值接近的离散谱线这一特征实施检测，算法搜索处理简单，且同时可以完成对于系统载频和比特速率的估计，就非协作的通信监视检测来说具有典型的高效快捷特征；
（5） 通过平方运算消除MSK通信中附加相位对于载波调制的不利影响，从而形成纯粹的正弦信号，信号能量高度集中，易于提取分离；
（6） 通过使用两个带通滤波器隔离信号，有效地避免了后继信号运算处理中两个频率不同的正弦信号在频域分辨率低的情况下进行检测判断所存在的模糊性；
（7） 使用STFT提取和发现频域特征，算法实现简单、计算量小，且物理意义明显；
（8） 通过对两路并行信号的STFT变换处理结果的峰值搜索对比实现信息的解调还原和比特同步，对应的计算处理简单高效且对于噪声具有较强的免疫力；；
（9） 整个通信检测与信息解调还原算法自成一个完整的方案，可以在现代先进的信号处理芯片中完成，也可以通过软件的方式实现，检测处理能够满足实际通信检测的实时性要求。
采用上述方案，本发明通过场景选择与场景输出，然后根据场景信息输出语音，教学灵活，千变万化，寓教于乐，互动感很强，使得外语教学不再是枯燥的课程，还可以形成课堂游戏，并且适用于各种不同外语，市场前景较好。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。本说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当某一元件固定于另一个元件，包括将该元件直接固定于该另一个元件，或者将该元件通过至少一个居中的其它元件固定于该另一个元件。当一个元件连接另一个元件，包括将该元件直接连接到该另一个元件，或者将该元件通过至少一个居中的其它元件连接到该另一个元件。
如图1所示，本发明提供了一种MSK通信简单快速检测与信息盲解调还原方法，用户根据对一定无线电环境中监视/侦察接收机输出信号的分析与关键参数提取，实现对目标通信存在与否的判断和完成对有信息的解调还原。其具体实现包括以下步骤：非协作接收机对有关频段进行搜索扫描，接收机内部处理电路/芯片对接收机射频前端输出执行放大、模数（A/D）转换与延迟相乘处理，对延迟相乘处理后的信号执行高通滤波处理，对所得高通信号执行傅里叶变换，搜索判断变换结果中是否明显存在两条幅值相当的离散谱线，如果不存在则说明没有发现MSK通信存在，需要继续进行搜索监视，如果明显存在两条幅值相当的离散谱线，则说明有MSK通信存在，此时需要根据两条离散谱线所对应的频率轴位置估计系统载频f 0 和比特速率f b ，同时对接收机前端放大输出信号执行平方运算，并分两路分别进行带通滤波（滤波器通带中心频率依次为f 1 =2f 0 +f b /2和f 2 =2f 0 -f b /2）并实施数据缓存，而后通过计算、搜索及比较两路信号STFT峰值的方法实现对MSK通信信息的盲解调还原。所提方法的优点：通过延迟相乘、滤波与傅里叶变换分析实现对MSK通信的存在性检测和达成对系统载频与比特速率的估计，计算复杂度低，软硬件易于实现，同时在此基础上的信息盲解调还原是一种非相干检测方法，该方法通过STFT对比分析MSK通信在一个比特周期内是取高频点（f 1 ）还是取低频点（f 2 ）的方式实现对未知信息的解调还原，避免了载波相位同步的复杂运算处理，同时对系统载频估计精度要求低，允许载频估计存在一定的误差，并能适应实际通信中工作频率可能存在偏移和非协作通信接收的低信噪比要求。
一种快捷的MSK通信检测解调方法，具体方法如下：
（1） 通过简单的延迟相乘或平方处理凸显信号特征，算法处理简单，易于实现；
（2） 通过滤波处理降低噪声对于检测接收的不利影响，增强了算法对于非协作环境的适应性，同时滤波处理技术成熟，软或硬件实现均有可直接运用的范本；
（3） 使用傅里叶变换发现和提取通信特征，技术思想简单并有快速计算方法FFT可以利用，软/硬件实现简单；
（4） 依据延迟相乘信号的高频部分明显存在两条幅值接近的离散谱线这一特征实施检测，算法搜索处理简单，且同时可以完成对于系统载频和比特速率的估计，就非协作的通信监视检测来说具有典型的高效快捷特征；
（5） 通过平方运算消除MSK通信中附加相位对于载波调制的不利影响，从而形成纯粹的正弦信号，信号能量高度集中，易于提取分离；
（6） 通过使用两个带通滤波器隔离信号，有效地避免了后继信号运算处理中两个频率不同的正弦信号在频域分辨率低的情况下进行检测判断所存在的模糊性；
（7） 使用STFT提取和发现频域特征，算法实现简单、计算量小，且物理意义明显；
（8） 通过对两路并行信号的STFT变换处理结果的峰值搜索对比实现信息的解调还原和比特同步，对应的计算处理简单高效且对于噪声具有较强的免疫力。
（9） 整个通信检测与信息解调还原算法自成一个完整的方案，可以在现代先进的信号处理芯片中完成，也可以通过软件的方式实现，检测处理能够满足实际通信检测的实时性要求。
本发明要解决的技术问题是提供一种可操作性强、系统且高效的MSK通信检测解调处理方法。
本发明所提方法的具体实现步骤如下：
步骤一：系统初始化并展开对目标频段的扫描，对经由射频前端进入系统的信号进行初步的放大；
步骤二：模数转换获得数字化信号；
步骤三：实施延迟相乘运算处理；
步骤四：执行高通滤波处理，获得高频信号成分；
步骤五：实施傅里叶变换，获得信号的频谱；
步骤六：在频域搜索，如果没有发现两条幅值接近的明显的离散谱线，则转步骤一，如果发现则进入下一步；
步骤七：通过两条离散谱线所处的位置估计系统载频f 0 ，通过计算二者之间的频域间隔估计比特速率f b ；
步骤八：对“步骤二”所得的数字化信号做平方运算；
步骤九：将“步骤八”处理所得的信号分为并行的两路，用两个中心频率为f 1 =2f 0 +f b /2和f 2 =2f 0 -f b /2的带通滤波器分别进行滤波处理；
步骤十：将两路数据分别缓存并分别执行滑动STFT；
步骤十一：搜索STFT结果序列的峰值，并检查何时取得最大峰值，最大峰值获得时的STFT数据分段起始位置即是比特的同步位置，将此信息反馈到缓存器，当有一路信号的STFT取得最大峰值时将两路信号的STFT结果序列的峰值对比，若f 1 =2f 0 +f b /2峰值大则输出码元为1，反之为0。
附图说明，下图是本发明的原理图（实施实现框图）本发明的一个实施例是，本发明提供了一种MSK通信简单快速检测与信息盲解调还原方法，用户根据对一定无线电环境中监视/侦察接收机输出信号的分析与关键参数提取，实现对目标通信存在与否的判断和完成对有信息的解调还原。其具体实现包括以下步骤：非协作接收机对有关频段进行搜索扫描，接收机内部处理电路/芯片对接收机射频前端输出执行放大、模数（A/D）转换与延迟相乘处理，对延迟相乘处理后的信号执行高通滤波处理，对所得高通信号执行傅里叶变换，搜索判断变换结果中是否明显存在两条幅值相当的离散谱线，如果不存在则说明没有发现MSK通信存在，需要继续进行搜索监视，如果明显存在两条幅值相当的离散谱线，则说明有MSK通信存在，此时需要根据两条离散谱线所对应的频率轴位置估计系统载频f 0 和比特速率f b ，同时对接收机前端放大输出信号执行平方运算，并分两路分别进行带通滤波（滤波器通带中心频率依次为f 1 =2f 0 +f b /2和f 2 =2f 0 -f b /2）并实施数据缓存，而后通过计算、搜索及比较两路信号STFT峰值的方法实现对MSK通信信息的盲解调还原。所提方法的优点：通过延迟相乘、滤波与傅里叶变换分析实现对MSK通信的存在性检测和达成对系统载频与比特速率的估计，计算复杂度低，软硬件易于实现，同时在此基础上的信息盲解调还原是一种非相干检测方法，该方法通过STFT对比分析MSK通信在一个比特周期内是取高频点（f 1 ）还是取低频点（f 2 ）的方式实现对未知信息的解调还原，避免了载波相位同步的复杂运算处理，同时对系统载频估计精度要求低，允许载频估计存在一定的误差，并能适应实际通信中工作频率可能存在偏移和非协作通信接收的低信噪比要求。
进一步地，本发明的实施例还包括，上述各实施例的各技术特征，相互组合形成的快捷的MSK通信检测解调方法，采用本发明及其各实施例的快捷的MSK通信检测解调方法，能够有效激发学生的乐趣和动力，适合因材施教，也减轻了老师备课的压力和负担，特别适合大规模教学方式。
需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种快捷的MSK通信检测解调方法，其特征在于，
（1）系统初始化并展开对目标频段的扫描，对经由射频前端进入系统的信号进行初步的放大；
（2）模数转换获得数字化信号；
（3）实施延迟相乘运算处理；
（4）执行高通滤波处理，获得高频信号成分；
（5）实施傅里叶变换，获得信号的频谱；
（6）在频域搜索，如果没有发现两条幅值接近的明显的离散谱线，则转步骤1），如果发现则进入下一步；
（7）通过两条离散谱线所处的位置估计系统载频f 0 ，通过计算二者之间的频域间隔估计比特速率f b ；
（8）对“步骤2）”所得的数字化信号做平方运算；
（9）将“步骤8）”处理所得的信号分为并行的两路，用两个中心频率为f 1 =2f 0 +f b /2和f 2 =2f 0 -f b /2的带通滤波器分别进行滤波处理；
（10）将两路数据分别缓存并分别执行滑动STFT；
（11）搜索STFT结果序列的峰值，并检查何时取得最大峰值，最大峰值获得时的STFT数据分段起始位置即是比特的同步位置，将此信息反馈到缓存器，当有一路信号的STFT取得最大峰值时将两路信号的STFT结果序列的峰值对比，若f 1 =2f 0 +f b /2峰值大则输出码元为1，反之为0。
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