2FSK扩频系统接收机中多普勒频移容限扩展方法

摘要

本发明提供了一种2FSK扩频系统接收机中多普勒频移容限扩展方法，将2FSK直接序列扩频信号经过A/D变换和带通滤波器后，分离为两路信号，分别将两路信号分别求模值后，计算模值的差值，再将差值送入匹配滤波器，得到匹配滤波器输出的相关峰值未出现多普勒频移，即消除了多普勒频移。由于现有技术匹配滤波器输出的相关峰受多普勒频移的影响，相关峰值较小，主峰加宽，旁瓣值抬起，本发明的匹配滤波器输出的相关峰，与现有技术相比，没有伴随多普勒频移调制f_d，其主峰很窄，类似于冲激函数，其他处旁瓣较小，能够很好的检测出相关峰，大大扩展了多普勒频移容限。

主权项

一种2FSK扩频系统接收机中多普勒频移容限扩展方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：2FSK直接序列扩频信号的两个频率为f₁，f₂，a为未经调制的基带信号，扩频所使用的m序列为PN码；2FSK直接序列扩频信号经过A/D变换和带通滤波器后，分离为频率分别为f₁，f₂的两路信号，用A,B分别表示分离后的两路信号，A、B两路信号数字下变频后，A路信号变为正交的I、Q两路信号，用I₁₁，Q₁₁表示，A路信号中含有多普勒频移f_d，表达式为：$I_{11}=\frac{1}{2}PN\left({\mathrm{nT}}_s\right)a\left({\mathrm{nT}}_s\right)cos(2{\mathrm{\pi nT}}_s{f}_d+{\theta }_1)+n_I---\left(1\right)$$Q_{11}=\frac{1}{2}PN\left({\mathrm{nT}}_s\right)a\left({\mathrm{nT}}_s\right)sin(2{\mathrm{\pi nT}}_s{f}_d+{\theta }_1)+n_Q---\left(2\right)$数字下变频后，B路信号变为正交的I、Q两路信号，用I₂₂，Q₂₂分别表示，B路信号中含有多普勒频移f_d，表达式为：$I_{22}=\frac{1}{2}PN\left({\mathrm{nT}}_s\right)\tilde{a}\left({\mathrm{nT}}_s\right)cos(2{\mathrm{\pi nT}}_S{f}_d+{\theta }_1)+n_I---\left(3\right)$$Q_{22}=\frac{1}{2}PN\left({\mathrm{nT}}_s\right)\tilde{a}\left({\mathrm{nT}}_s\right)sin(2{\mathrm{\pi nT}}_S{f}_d+{\theta }_1)+n_Q---\left(4\right)$其中，T_s为采样间隔，f_d为多普勒频移，a(nT_s)为a经过A/D采样后的信号，为a(nT_s)的反码，n_I，n_Q为噪声，θ₁为初始相位,PN(nT_s)为PN采样后的码序列，n取值为0，1，2，3，…；步骤2：分别求A路信号的模值A₁和B路的信号的模值A₂：由步骤1中公式(1)、(2)式得模值A₁为：$A_1=\sqrt{I_{11}^2+Q_{11}^2}=\sqrt{\frac{1}{4}{\mathrm{PN}}^2\left({\mathrm{nT}}_s\right)a^2\left({\mathrm{nT}}_s\right)+PN\left({\mathrm{nT}}_s\right)a\left({\mathrm{nT}}_s\right)\left[\cos \left(2{\mathrm{\pi nT}}_s{f}_d+{\theta }_1\right)n_I+\sin \left(2{\mathrm{\pi nT}}_s{f}_d+{\theta }_1\right)n_Q\right]+n_I^2+n_Q^2}---\left(5\right)$模值A₂为：$A_2=\sqrt{I_{22}^2+Q_{22}^2}=\sqrt{\frac{1}{4}{\mathrm{PN}}^2\left({\mathrm{nT}}_s\right){\tilde{a}}^2\left({\mathrm{nT}}_s\right)+PN\left({\mathrm{nT}}_s\right)\tilde{a}\left({\mathrm{nT}}_s\right)\left[\cos \left(2{\mathrm{\pi nT}}_s{f}_d+{\theta }_1\right)n_I+\sin \left(2{\mathrm{\pi nT}}_s{f}_d+{\theta }_1\right)n_Q\right]+n_I^2+n_Q^2}---\left(6\right)$其中为a(nT_s)的反码,令：$n_1=PN\left({\mathrm{nT}}_s\right)a\left({\mathrm{nT}}_s\right)[cos(2{\mathrm{\pi nT}}_s{f}_d+{\theta }_1)n_I+sin(2{\mathrm{\pi nT}}_s{f}_d+{\theta }_1)n_Q]+n_I^2+n_Q^2---\left(7\right)$$n_2=PN\left({\mathrm{nT}}_s\right)\tilde{a}\left({\mathrm{nT}}_s\right)[cos(2{\mathrm{\pi nT}}_s{f}_d+{\theta }_1)n_I+sin(2{\mathrm{\pi nT}}_s{f}_d+{\theta }_1)n_Q]+n_I^2+n_Q^2---\left(8\right)$步骤3：计算A₁‑A₂，得到：$A_1-A_2=\sqrt{\frac{1}{4}{\mathrm{PN}}^2\left({\mathrm{nT}}_s\right)a^2\left({\mathrm{nT}}_s\right)+n_1}-\sqrt{\frac{1}{4}{\mathrm{PN}}^2\left({\mathrm{nT}}_s\right){\tilde{a}}^2\left({\mathrm{nT}}_s\right)+n_2}---\left(9\right)$将A₁‑A₂送入匹配滤波器，得到匹配滤波器输出的相关峰值P：$P=\underset{n=1}{\overset{M}{\Sigma }}(\sqrt{\frac{1}{4}{\mathrm{PN}}^2\left({\mathrm{nT}}_s\right){\mathrm{PN}}^{/2}\left({\mathrm{nT}}_s\right)a^2\left({\mathrm{nT}}_s\right)+n_1{\mathrm{PN}}^{/2}\left({\mathrm{nT}}_s\right)}-\sqrt{\frac{1}{4}{\mathrm{PN}}^2\left({\mathrm{nT}}_s\right){\mathrm{PN}}^{/2}\left({\mathrm{nT}}_s\right){\tilde{a}}^2\left({\mathrm{nT}}_s\right)+n_2{\mathrm{PN}}^{/2}\left({\mathrm{nT}}_s\right)})---\left(10\right)$其中M为匹配滤波器的抽头系数，PN^/(nT_S)为PN码PN(nT_s)的倒置序列，由公式(10)可知，相关峰值P中未出现多普勒频移调制，即消除了多普勒频移，改善了相关峰，即允许引入的多普勒频移的容限扩大了，达到了多普勒频移容限扩展的目的。