CN116979995A - 一种面向跳频系统的开环频谱矫正方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于频率矫正技术领域，涉及一种面向跳频系统的开环频谱矫正方法，包括以下步骤：ADC接收到link16发送的输入信号，且输入信号在969MHz‑1215MHz之间；通过ADC将输入信号转换为数字信号，并对数字信号进行下变频至70MHz左右；对下变频后的信号进行信号检测和数据预处理，并将预处理后的数据存储到存储器中，再根据信号检测的标志去取出预处理数据，用于频率矫正模块进行矫正并输出矫正后的数据。基于本发明可以对现有的link16跳频系统进行实时的频率矫正，能够在较低的信噪比、较大的频率偏差内快速进行频率矫正，且矫正的时间可以控制在100us内。

Description

一种面向跳频系统的开环频谱矫正方法

技术领域

本申请属于频谱矫正技术领域，更具体地说，涉及一种面向跳频系统的开环频谱矫正方法。

背景技术

MSK（Minimum Shift Keying，最小频移键控）是一种数字调制技术，在通信系统中广泛使用；它的特点是带宽效率高，抗多径衰落能量强，能够在高速移动的环境下保持较好的通信质量；但是，由于MSK调制的波形特性，对频率偏移非常敏感，因此需要进行频率矫正。

MSK频率矫正是指对接收机中的频率偏移进行校正，以使接收到的信号与发送信号的相位保持一致，从而确保正确的解调和数据传输；通常采用的MSK频率矫正方法包括：

相位锁定环（PLL）：通过将接收到的信号与本地参考信号进行比较来实现频率矫正的目的；PLL的特点是实现简单，但是对初始条件比较敏感，需要进行精确的初始化；

周期自适应矫正（AFC）：通过对接收的信号的周期进行估计来实现频率矫正的目的；AFC的特点是对初始条件不敏感，但是需要对信号的周期进行精确的估计；

信号特征矫正：通过利用MSK调制的波形特性，对接收到的信号进行特征提取，从而实现频率矫正的目的，这种方法需要对信号的特征有较为深入的了解，通常适用于特定的应用场景。

综上，现有的MSK频率矫正的应用条件较为严苛，且不能在短时间内评估出频率偏差，不能够有效的提高link16通信系统的性能和可靠性。

发明内容

本发明提供了一种面向跳频系统的开环频谱矫正方法，拟解决现有的MSK频率矫正的应用条件较为严苛，且不能再短时间内评估出频率偏差，不能够有效的提高link16通信系统的性能和可靠性的问题。

一种面向跳频系统的开环频谱矫正方法，包括以下步骤：

ADC接收link16的输出信号，并将接收到的输出信号转换为数字信号，且对数字信号进行下变频；

对经过下变频后的数字信号进行信号检测和数据预处理；

将经过预处理后的数字信号存储到存储器中，再根据信号检测的标志取出存储器中存储的数字信号中的有效数据，频率矫正模块基于有效数据实现频率矫正，最终输出矫正后的数据。

优选的，所述信号检测包括以下步骤：

基于link16粗同步头中的CCSK0的特性对数字信号进行差分相位检测，对CCSK0的码字相位与数字信号的码字相位进行互相关，得到一帧有效信号的位置，完成信号检测。

优选的，根据所得到的有效信号的位置，在数据存储中存储的数字信号中取出有效数据。

优选的，所述数据预处理为对数字信号进行平方运算。

优选的，所述频率矫正的步骤如下：

取出所述有效数据的一部分作为输入并补“0”，通过快速傅里叶变换模块计算得到信号能量最大的点，再根据频率分辨率得到当前信号频点；再用当前得到的信号频点减去有效信号频点得到频偏估计值。

优选的，输出矫正后的数据的步骤如下：

将频偏估计值作为DDS的频点输入，得到IQ两路信号，再将IQ两路信号与经过下变频的数字型号进行混频，得到有效信号输出。

本发明的有益效果包括：

本发明的开环频率矫正不需要预设复杂参数，只需要填充CCSK的码字，在频偏估计时，只需要检测3-4个link16的粗同步脉冲（即39us-52us），便可以计算出待测信号的频点，并在粗同步头内反复矫正，以确保频偏预估值的准确性；并且本发明还可以在频率偏差为1MHz内准确的预估出信号的频点并进行矫正。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1 为本发明的整个方法的实现框图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参见图1 ，一种面向跳频系统的开环频谱矫正方法，包括以下步骤：

ADC接收到link16发送的输入信号，且输入信号在969MHz-1215MHz之间；通过ADC将输入信号转换为数字信号，并对数字信号进行下变频至70MHz左右；

对下变频后的信号进行信号检测和数据预处理，并将预处理后的数据存储到存储器中，再根据信号检测的标志去取出预处理数据，用于频率矫正模块进行矫正并输出矫正后的数据。

所述信号检测的具体步骤如下：

基于link16粗同步头中的CCSK0的特性进行差分相位检测，再根据CCSK0的码字相位与下变频后的数字信号的码字相位进行互相关，得到一帧有效的信号位置，并通过该有效信号的位置到预处理数据中取出有效数据。

所述数据预处理是对数字信号进行平方运算，并于后续对数字信号进行快速傅里叶变换；具体运算公式如下：

；

其中y为输出信号的能量的平方，i为信号的实部，q为信号的虚部；

；

Y为信号的频谱数据，X为输入序列，n为长度，j为计数值，k为输出的序列值，i为虚数单位。

所述频率矫正的具体步骤如下：

在频率矫正中对下变频后的数字信号进行4096点快速傅里叶变换，得到的频率分辨率为1220Hz，因此可以实现高精度的频率矫正；具体如下：

取出有效数据的一部分作为输入并补“0”，经过快速傅里叶变换模块计算，当输出数据到2048个点时，便可以得到信号能量最大的点，再根据频率分辨率得到当前信号的频点，由于有效信号的频点为1025MHz，便可以减去有效信号频点得到频偏估计值；整体运算耗时在100us内，可以保证在粗同步头内实现频率矫正，不影响后续的数据解调。

所述数据输出的步骤如下：

将频偏估计值作为DDS的频点输入，得到IQ两路信号，再将IQ两路信号和下变频后的数字信号进行混频得到1.25MHz的有效信号输出，便于后续的解调。

在本实施例中可以对现有的link16跳频系统进行实时的频率矫正，能够在较低的信噪比、较大的频率偏差内快速进行频率矫正，且矫正的时间可以控制在100us内。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种面向跳频系统的开环频谱矫正方法，其特征在于，包括以下步骤：

ADC接收link16的输出信号，并将接收到的输出信号转换为数字信号，且对数字信号进行下变频；

对经过下变频后的数字信号进行信号检测和数据预处理；

将经过预处理后的数字信号存储到存储器中，再根据信号检测的标志取出存储器中存储的数字信号中的有效数据，频率矫正模块基于有效数据实现频率矫正，最终输出矫正后的数据。

2.根据权利要求1所述的一种面向跳频系统的开环频谱矫正方法，其特征在于，所述信号检测包括以下步骤：

基于link16粗同步头中的CCSK0的特性对数字信号进行差分相位检测，对CCSK0的码字相位与数字信号的码字相位进行互相关，得到一帧有效信号的位置，完成信号检测。

3.根据权利要求2所述的一种面向跳频系统的开环频谱矫正方法，其特征在于，根据所得到的有效信号的位置，在数据存储中存储的数字信号中取出有效数据。

4.根据权利要求1所述的一种面向跳频系统的开环频谱矫正方法，其特征在于，所述数据预处理为对数字信号进行平方运算。

5.根据权利要求1所述的一种面向跳频系统的开环频谱矫正方法，其特征在于，所述频率矫正的步骤如下：

取出所述有效数据的一部分作为输入并补“0”，通过快速傅里叶变换模块计算得到信号能量最大的点，再根据频率分辨率得到当前信号频点；再用当前得到的信号频点减去有效信号频点得到频偏估计值。

6.根据权利要求5所述的一种面向跳频系统的开环频谱矫正方法，其特征在于，输出矫正后的数据的步骤如下：

将频偏估计值作为DDS的频点输入，得到IQ两路信号，再将IQ两路信号与经过下变频的数字型号进行混频，得到有效信号输出。