CN108347259A - 一种基于匹配滤波器的msk解调解扩方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于匹配滤波器的MSK解调解扩方法，包括以下步骤：S1.进行PN码同步；S2.扩频调制，数据发送端利用PN码对待发送的目标数据进行扩频，并对扩频信号进行MSK调制，将调制信号发送给数据接收端；S3.匹配滤波器生成，数据接收端利用PN码计算所需的匹配滤波器系数，生成数字滤波器；S4.信号解扩，数据接收端对接收到的信号进行处理得到基带信号，并利用生成的数字滤波器对基带信号进行滤波，实现解扩效果；S5.信号同步，数据接收端对解扩后的信号进行相关峰获取和行同步判决，完成接收同步；S6.信号解调，数据接收端对接收同步的解扩信号进行解调。

Description

一种基于匹配滤波器的MSK解调解扩方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别是涉及一种基于匹配滤波器的MSK解调解扩方法。

背景技术

传统的MSK解扩算法是先对接收的MSK信号进行解调处理,然后使用解调数据与扩频码做相关运算后得到相关峰，这种先解调后解扩的算法由于在解调时必须使用了硬判决的方式，从而损失了部分编码增益，使得系统的误码率性能不佳。

要提高系统的误码率性能，就需要使用先解扩后解调的算法，对接收的MSK信号先用不同的扩频码进行相关解扩，再对比各个扩频码的相关峰进行解调判决；但是，这种先解扩后解调的算法虽然误码率性能大大提升，但在接收同步和信号解扩前，相关运算的运算量很大，占用系统计算资源较多。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于匹配滤波器的MSK解调解扩方法，既能够保证良好的误码率性能，也节约了解扩过程所占用的计算资源。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于匹配滤波器的MSK解调解扩方法，包括以下步骤：

S1.进行PN码同步，使数据发送端和数据接收端保存相同的PN码；

S2.扩频调制，数据发送端利用PN码对待发送的目标数据进行扩频，并对扩频信号进行MSK调制，将调制信号发送给数据接收端；

S3.匹配滤波器生成，数据接收端利用PN码计算所需的匹配滤波器系数，并根据匹配滤波器系数生成数字滤波器；

S4.信号解扩，数据接收端对接收到的信号进行处理得到基带信号，并利用生成的数字滤波器对基带信号进行滤波，实现解扩效果；

S5.信号同步，数据接收端对解扩后的信号进行相关峰获取，并根据相关峰进行同步判决，完成解扩信号的接收同步；

S6.信号解调，数据接收端对接收同步的解扩信号进行解调，获得目标数据，完成数据接收。

其中，所述步骤S2包括以下子步骤：S201.数据发送端对利用PN码对待发送的目标数据进行扩频，得到扩频信号；S202.数据发送端对扩频信号进行MSK调制，得到调制信号；S203.数据发送端对调制信号进行数字上变频和数模转换后，将得到的信号发送给数据接收端。

所述步骤S3中，生成的数字滤波器包括I路滤波器和Q路滤波器，设PN码序列为m(1),m(2),...,m(N)，I路滤波器的系数为I(1),I(2),...,I(L)，L＝N/2；Q路滤波器的系数为Q(1),Q(2),...,Q(L)，L＝N/2；

则I路滤波器系数计算方式为：

I(k)＝m(N+2-2*k),k＝1,2,...,L；

Q路滤波器系数计算方式为：

Q(k)＝m(N+1-2*k),k＝1,2,...,L。

其中，所述步骤S4包括以下子步骤：

S401.数据接收端对接收到的信号进行模数转换、数字下变频和降采样处理，得到采样速率与PN码速率相等的两路基带信号I1和Q1；

S402.数据接收端利用生成的数字滤波器对两路基带信号进行滤波，得到滤波后的两路信号I2和Q2，实现解扩效果，I2和Q2即为解扩信号：

I2＝FIR(I1,I)-FIR(Q1,Q)；

Q2＝FIR(I1,Q)+FIR(Q1,I)；

式中，FIR(I1,I)表示利用I路滤波器对基带信号I1进行滤波；FIR(Q1,Q)表示利用Q路滤波器对基带信号Q1进行滤波；FIR(I1,Q)表示利用Q路滤波器对基带信号I1进行滤波，FIR(Q1,I)表示利用I路滤波器对基带信号Q1进行滤波。

本发明的有益效果是：本发明使用先解扩后解调的方法，数据传输过程中的误码率性能较好，同时采用基于匹配滤波器处理方法，将解扩算法中的相关运算转换为匹配滤波计算，接收端先依据扩频PN码计算出匹配滤波器系数，再根据匹配滤波器系数生成相应的数字滤波器，对接收到的信号进行数字滤波来实现解扩效果，节省了计算资源。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明实施例中的误码率性能比较示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种基于匹配滤波器的MSK解调解扩方法，包括以下步骤：

S1.进行PN码同步，使数据发送端和数据接收端保存相同的PN码；

S2.扩频调制，数据发送端利用PN码对待发送的目标数据进行扩频，并对扩频信号进行MSK调制，将调制信号发送给数据接收端；

S3.匹配滤波器生成，数据接收端利用PN码计算所需的匹配滤波器系数，并根据匹配滤波器系数生成数字滤波器；

S4.信号解扩，数据接收端对接收到的信号进行处理得到基带信号，并利用生成的数字滤波器对基带信号进行滤波，实现解扩效果；

S5.信号同步，数据接收端对解扩后的信号进行相关峰获取，并根据相关峰进行同步判决，完成解扩信号的接收同步；

S6.信号解调，数据接收端对接收同步的解扩信号进行解调，获得目标数据，完成数据接收。

其中，所述步骤S2包括以下子步骤：S201.数据发送端对利用PN码对待发送的目标数据进行扩频，得到扩频信号；S202.数据发送端对扩频信号进行MSK调制，得到调制信号；S203.数据发送端对调制信号进行数字上变频和数模转换后，将得到的信号发送给数据接收端。

所述步骤S3中，生成的数字滤波器包括I路滤波器和Q路滤波器，设PN码序列为m(1),m(2),...,m(N)，I路滤波器的系数为I(1),I(2),...,I(L)，L＝N/2；Q路滤波器的系数为Q(1),Q(2),...,Q(L)，L＝N/2；

则I路滤波器系数计算方式为：

I(k)＝m(N+2-2*k),k＝1,2,...,L；

Q路滤波器系数计算方式为：

Q(k)＝m(N+1-2*k),k＝1,2,...,L。

其中，所述步骤S4包括以下子步骤：

S401.数据接收端对接收到的信号进行模数转换、数字下变频和降采样处理，得到采样速率与PN码速率相等的两路基带信号I1和Q1；

S402.数据接收端利用生成的数字滤波器对两路基带信号进行滤波，得到滤波后的两路信号I2和Q2，实现解扩效果，I2和Q2即为解扩信号：

I2＝FIR(I1,I)-FIR(Q1,Q)；

Q2＝FIR(I1,Q)+FIR(Q1,I)；

式中，FIR(I1,I)表示利用I路滤波器对基带信号I1进行滤波；FIR(Q1,Q)表示利用Q路滤波器对基带信号Q1进行滤波；FIR(I1,Q)表示利用Q路滤波器对基带信号I1进行滤波，FIR(Q1,I)表示利用I路滤波器对基带信号Q1进行滤波。

在本申请的实施例中，将传统的先解调后解扩方法，与本申请的先解扩后解调方法进行仿真比较，得到的结果如图2所示，可见，本发明发的先解扩后解调方法有3～5dB的性能增益，因此，本发明使用先解扩后解调的方法，数据传输过程中的误码率性能较好；

同时，采用基于匹配滤波器处理方法，将解扩算法中的相关运算转换为匹配滤波计算，接收端先依据扩频PN码计算出匹配滤波器系数，再根据匹配滤波器系数生成相应的数字滤波器，对接收到的信号进行数字滤波来实现解扩效果，不必在接收同步和信号解扩前进行相关计算，节省了计算资源；虽然在解扩之后依然会进行相关峰获取和同步判决，但解扩后数据信息量很小，且相关峰获取和同步判决仅用于接收同步，不会占用大量的计算资源；并且，本申请的数字滤波器系数固定，其本质上属于FIR滤波器，在一些实施例中，可以在FPGA中采用流水线作业来实现，进一步节省计算资源。

Claims (4)

1.一种基于匹配滤波器的MSK解调解扩方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.进行PN码同步，使数据发送端和数据接收端保存相同的PN码；

S2.扩频调制，数据发送端利用PN码对待发送的目标数据进行扩频，并对扩频信号进行MSK调制，将调制信号发送给数据接收端；

S3.匹配滤波器生成，数据接收端利用PN码计算所需的匹配滤波器系数，并根据匹配滤波器系数生成数字滤波器；

S4.信号解扩，数据接收端对接收到的信号进行处理得到基带信号，并利用生成的数字滤波器对基带信号进行滤波，实现解扩效果；

S5.信号同步，数据接收端对解扩后的信号进行相关峰获取，并根据相关峰进行同步判决，完成解扩信号的接收同步；

S6.信号解调，数据接收端对接收同步的解扩信号进行解调，获得目标数据，完成数据接收。

2.根据权利要求1所述的一种基于匹配滤波器的MSK解调解扩方法，其特征在于：所述步骤S2包括以下子步骤：

S201.数据发送端对利用PN码对待发送的目标数据进行扩频，得到扩频信号；

S202.数据发送端对扩频信号进行MSK调制，得到调制信号；

S203.数据发送端对调制信号进行数字上变频和数模转换后，将得到的信号发送给数据接收端。

3.根据权利要求1所述的一种基于匹配滤波器的MSK解调解扩方法，其特征在于：所述步骤S3中，生成的数字滤波器包括I路滤波器和Q路滤波器，设PN码序列为m(1),m(2),...,m(N)，I路滤波器的系数为I(1),I(2),...,I(L)，L＝N/2；Q路滤波器的系数为Q(1),Q(2),...,Q(L)，L＝N/2；

则I路滤波器系数计算方式为：

I(k)＝m(N+2-2*k),k＝1,2,...,L；

Q路滤波器系数计算方式为：

Q(k)＝m(N+1-2*k),k＝1,2,...,L。

4.根据权利要求1所述的一种基于匹配滤波器的MSK解调解扩方法，其特征在于：所述步骤S4包括以下子步骤：

S401.数据接收端对接收到的信号进行模数转换、数字下变频和降采样处理，得到采样速率与PN码速率相等的两路基带信号I1和Q1；

S402.数据接收端利用生成的数字滤波器对两路基带信号进行滤波，得到滤波后的两路信号I2和Q2，实现解扩效果，I2和Q2即为解扩信号：

I2＝FIR(I1,I)-FIR(Q1,Q)；

Q2＝FIR(I1,Q)+FIR(Q1,I)；

式中，FIR(I1,I)表示利用I路滤波器对基带信号I1进行滤波；FIR(Q1,Q)表示利用Q路滤波器对基带信号Q1进行滤波；FIR(I1,Q)表示利用Q路滤波器对基带信号I1进行滤波，FIR(Q1,I)表示利用I路滤波器对基带信号Q1进行滤波。