CN107689814A - 一种msk扩频接收机窄带干扰抑制方法 - Google Patents

一种msk扩频接收机窄带干扰抑制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种MSK扩频接收机窄带干扰抑制方法，通过A/D数据缓存模块、数据预处理模块、加窗处理模块、时频变换模块、频域滤波模块、时频逆变换模块实现。A/D数据缓存模块对扩频信号的A/D采集数据进行缓存处理；数据预处理模块对缓存数据进行重叠处理；加窗处理模块对数据进行加窗处理；时频变换模块对数据进行时频变换；频域滤波模块对频域数据进行滤波处理；时频逆变换模块对滤波处理后的频域数据进行时频逆变换。本发明解决传统窄带干扰抑制方法运算复杂、实现困难的问题。

Description

一种MSK扩频接收机窄带干扰抑制方法
技术领域
本发明涉及一种窄带干扰抑制方法，特别是一种MSK扩频接收机窄带干扰抑制方法。
背景技术
MSK扩频接收机需要对接收到的MSK直扩信号进行解扩处理，从而恢复出原始信息，当窄带干扰信号的功率远大于扩频信号的功率时，仅依靠扩频系统的处理增益来抑制窄带干扰难以达到很好的性能，因此需要采用其它方法来增强其抗干扰能力。传统的窄带干扰抑制方法多采用自适应滤波的方法，此方法需要预先知道干扰信号统计特性，然后通过调整滤波器的参数进行滤波来进行窄带干扰抑制，此方法原理简单，但运算复杂，实现困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种MSK扩频接收机窄带干扰抑制方法，解决传统窄带干扰抑制方法运算复杂、实现困难的问题。
一种MSK扩频接收机窄带干扰抑制方法，其具体步骤为：
第一步搭建窄带干扰抑制系统
窄带干扰抑制系统，包括：A/D采集数据缓存模块、数据预处理模块、加窗处理模块、时频变换模块、频域滤波模块和时频逆变换模块；所述A/D数据缓存模块的功能为：对MSK直扩信号的A/D采集数据进行缓存处理；数据预处理模块的功能为：对缓存数据进行重叠处理；加窗处理模块的功能为：对数据进行加窗处理；时频变换模块的功能为：对数据进行时频变换；频域滤波模块的功能为：对频域数据进行滤波处理；时频逆变换模块的功能为：对滤波处理后的频域数据进行时频逆变换。在FPGA芯片中运行上述模块。
第二步A/D数据缓存模块对MSK直扩信号的A/D采集数据进行缓存处理
A/D数据缓存模块产生采样时钟，时钟频率为fs，在其控制下A/D芯片对MSK直扩信号进行采集，采样点数为N，A/D数据缓存模块将这N个采样数据x(n),n＝0～N-1进行缓存。
时钟频率fs的选取原则：fs≥4f0，f0为MSK直扩信号的伪码速率。
第三步数据预处理模块对缓存数据进行重叠处理
数据预处理模块对A/D缓存数据分两路分别进行处理，一路将数据x(n),n＝0～N-1不 做处理，直接赋给数据s1(n),n＝0～N-1；另一路将数据x(n),n＝0～N-1进行50％重叠处理，把x(n)的0～N/2-1点作为新数据的后半部分，把x(n)的N/2～N-1点作为新数据的前半部分，新数据为s2(n),n＝0～N-1。
第四步加窗处理模块对数据进行加窗处理
加窗处理模块把数据s1(n)和s2(n)分别与汉明窗函数w(n)作时域乘积运算，得到数据ws1(n)和ws2(n)，其中ws1(n)为原始数据经加窗处理后得到的数据，ws2(n)为重叠数据经加窗处理后得到的数据。
当0≤n≤N-1时，汉明窗函数w(n)＝0.54-0.46cos[2π·n/(N-1)]，其它情况w(n)＝0。
第五步时频变换模块对数据进行时频变换
时频变换模块对数据ws1(n)和ws2(n)分别进行快速傅立叶变换：
把数据ws1(n)和ws2(n)从时域变换为频域数据WS1(k)和WS2(k)，k＝0～N-1，k为频域点数索引值。
第六步频域滤波模块对数据进行滤波处理
频率滤波模块对频域数据WS1(k)和WS2(k)，k＝0～N-1分别进行滤波处理，采用逐点比较方式，如果WS1(k)＞P，令WS1(k)＝0；其它情况WS1(k)保持原值；如果WS2(k)＞P，令WS2(k)＝0，其它情况WS2(k)保持原值。
P为判决门限，是理论计算的固定值，即：在无窄带干扰时，P为扩频信号频域数据中的最大值。
第七步时频逆变换模块对滤波处理的数据进行时频逆变换
时频逆变换模块对滤波处理后的数据进行时频逆变换，把WS1(k)和WS2(k)从频域变换为时域数据is1(n)和is2(n)，n＝0～N-1，n为时域点数索引值；之后对数据is2(n)，n＝0～N-1进行50％叠加处理后，与数据is1(n)相加，得到窄带干扰抑制后的时域数据。
至此，实现了MSK扩频接收机窄带干扰抑制。
本方法解决了传统抑制窄带干扰方法时域运算复杂、实现困难的问题，仿真实验从理论上证明了本方法的有效性和可行性，且本方法已在MSK扩频接收机演示验证板上进行了试验，试验结果证明：本方法能够对窄带干扰进行有效抑制，抑制效果良好，抑制后的数据满足系统要求。
具体实施方式
一种MSK扩频接收机窄带干扰抑制方法，其具体步骤为：
第一步搭建窄带干扰抑制系统
窄带干扰抑制系统，包括：A/D采集数据缓存模块、数据预处理模块、加窗处理模块、时频变换模块、频域滤波模块和时频逆变换模块；所述A/D数据缓存模块的功能为：对MSK直扩信号的A/D采集数据进行缓存处理；数据预处理模块的功能为：对缓存数据进行重叠处理；加窗处理模块的功能为：对数据进行加窗处理；时频变换模块的功能为：对数据进行时频变换；频域滤波模块的功能为：对频域数据进行滤波处理；时频逆变换模块的功能为：对滤波处理后的频域数据进行时频逆变换。在FPGA芯片中运行上述模块。
第二步A/D数据缓存模块对MSK直扩信号的A/D采集数据进行缓存处理
A/D数据缓存模块产生采样时钟，时钟频率为fs，在其控制下A/D芯片对MSK直扩信号进行采集，采样点数为N，A/D数据缓存模块将这N个采样数据x(n),n＝0～N-1进行缓存。
时钟频率fs的选取原则：fs≥4f0，f0为MSK直扩信号的伪码速率。
第三步数据预处理模块对缓存数据进行重叠处理
数据预处理模块对A/D缓存数据分两路分别进行处理，一路将数据x(n),n＝0～N-1不做处理，直接赋给数据s1(n),n＝0～N-1；另一路将数据x(n),n＝0～N-1进行50％重叠处理，把x(n)的0～N/2-1点作为新数据的后半部分，把x(n)的N/2～N-1点作为新数据的前半部分，新数据为s2(n),n＝0～N-1。
第四步加窗处理模块对数据进行加窗处理
加窗处理模块把数据s1(n)和s2(n)分别与汉明窗函数w(n)作时域乘积运算，得到数据ws1(n)和ws2(n)，其中ws1(n)为原始数据经加窗处理后得到的数据，ws2(n)为重叠数据经加窗处理后得到的数据。
当0≤n≤N-1时，汉明窗函数w(n)＝0.54-0.46cos[2π·n/(N-1)]，其它情况w(n)＝0。
第五步时频变换模块对数据进行时频变换
时频变换模块对数据ws1(n)和ws2(n)分别进行快速傅立叶变换：
把数据ws1(n)和ws2(n)从时域变换为频域数据WS1(k)和WS2(k)，k＝0～N-1，k为频域点数索引值。
第六步频域滤波模块对数据进行滤波处理
频率滤波模块对频域数据WS1(k)和WS2(k)，k＝0～N-1分别进行滤波处理，采用逐点比较方式，如果WS1(k)＞P，令WS1(k)＝0；其它情况WS1(k)保持原值；如果WS2(k)＞P，令WS2(k)＝0，其它情况WS2(k)保持原值。
P为判决门限，是理论计算的固定值，即：在无窄带干扰时，P为扩频信号频域数据中的最大值。
第七步时频逆变换模块对滤波处理的数据进行时频逆变换
时频逆变换模块对滤波处理后的数据进行时频逆变换，把WS1(k)和WS2(k)从频域变换为时域数据is1(n)和is2(n)，n＝0～N-1，n为时域点数索引值；之后对数据is2(n)，n＝0～N-1进行50％叠加处理后，与数据is1(n)相加，得到窄带干扰抑制后的时域数据。
至此，实现了MSK扩频接收机窄带干扰抑制。

Claims (1)

1.一种MSK扩频接收机窄带干扰抑制方法，其特征在于具体步骤为：
第一步搭建窄带干扰抑制系统
窄带干扰抑制系统，包括：A/D采集数据缓存模块、数据预处理模块、加窗处理模块、时频变换模块、频域滤波模块和时频逆变换模块；所述A/D数据缓存模块的功能为：对MSK直扩信号的A/D采集数据进行缓存处理；数据预处理模块的功能为：对缓存数据进行重叠处理；加窗处理模块的功能为：对数据进行加窗处理；时频变换模块的功能为：对数据进行时频变换；频域滤波模块的功能为：对频域数据进行滤波处理；时频逆变换模块的功能为：对滤波处理后的频域数据进行时频逆变换；在FPGA芯片中运行上述模块；
第二步A/D数据缓存模块对MSK直扩信号的A/D采集数据进行缓存处理
A/D数据缓存模块产生采样时钟，时钟频率为fs，在其控制下A/D芯片对MSK直扩信号进行采集，采样点数为N，A/D数据缓存模块将这N个采样数据x(n),n＝0～N-1进行缓存；
时钟频率fs的选取原则：fs≥4f0，f0为MSK直扩信号的伪码速率；
第三步数据预处理模块对缓存数据进行重叠处理
数据预处理模块对A/D缓存数据分两路分别进行处理，一路将数据x(n),n＝0～N-1不做处理，直接赋给数据s1(n),n＝0～N-1；另一路将数据x(n),n＝0～N-1进行50％重叠处理，把x(n)的0～N/2-1点作为新数据的后半部分，把x(n)的N/2～N-1点作为新数据的前半部分，新数据为s2(n),n＝0～N-1；
第四步加窗处理模块对数据进行加窗处理
加窗处理模块把数据s1(n)和s2(n)分别与汉明窗函数w(n)作时域乘积运算，得到数据ws1(n)和ws2(n)，其中ws1(n)为原始数据经加窗处理后得到的数据，ws2(n)为重叠数据经加窗处理后得到的数据；
当0≤n≤N-1时，汉明窗函数w(n)＝0.54-0.46cos[2π·n/(N-1)]，其它情况w(n)＝0；
第五步时频变换模块对数据进行时频变换
时频变换模块对数据ws1(n)和ws2(n)分别进行快速傅立叶变换：
把数据ws1(n)和ws2(n)从时域变换为频域数据WS1(k)和WS2(k)，k＝0～N-1，k为频域点数索引值；
第六步频域滤波模块对数据进行滤波处理
频率滤波模块对频域数据WS1(k)和WS2(k)，k＝0～N-1分别进行滤波处理，采用逐点比较方式，如果WS1(k)＞P，令WS1(k)＝0；其它情况WS1(k)保持原值；如果WS2(k)＞P，令WS2(k)＝0，其它情况WS2(k)保持原值；
P为判决门限，是理论计算的固定值，即：在无窄带干扰时，P为扩频信号频域数据中的最大值；
第七步时频逆变换模块对滤波处理的数据进行时频逆变换
时频逆变换模块对滤波处理后的数据进行时频逆变换，把WS1(k)和WS2(k)从频域变换为时域数据is1(n)和is2(n)，n＝0～N-1，n为时域点数索引值；之后对数据is2(n)，n＝0～N-1进行50％叠加处理后，与数据is1(n)相加，得到窄带干扰抑制后的时域数据；
至此，实现了MSK扩频接收机窄带干扰抑制。
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