[发明专利]直扩MSK信号的全数字接收方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字通信技术领域，本发明涉及一种数字通信技术，特别是一种直扩MSK信号的全数字接收方法。

背景技术

目前，扩频技术多基于BPSK、QPSK调制方式，在存在严重非线性失真、多普勒频移与多径衰落的应用领域，直扩BPSK/QPSK系统就无法适用了。直扩MSK信号结合了扩频系统的低截获性、多用户随机选址能力、抗干扰性等优点和最小频移键控信号的包络恒定、频谱利用率高、能量集中、旁瓣衰减快、带外辐射功率低、对非线性失真不敏感等优点，因而在战术数据链、民用航空地空数据链、导弹制导指令传输、卫星通信等领域得到了广泛应用。如美军为三军联合作战而研制的联合战术信息分发系统(JTIDS)，采用的就是“跳频+扩频+MSK调制”的工作方式，该系统被广泛应用于多种武器平台。

直扩MSK信号接收机处理的最终目标是解扩解调出发送数据，伪码相位和载波频率的捕获是解扩解调的前提条件，以往的接收机大多是对接收到的直扩MSK信号下变频处理后分别进行伪码相位捕获和载波多普勒频偏捕获。传统的伪码捕获方法有滑动相关法和匹配滤波法，在捕获速度和实现复杂度之间存在矛盾。同时在高动态环境下，接收机与发射机之间通常存在很高的径向速度，这使得接收信号存在几十KHz甚至几百KHz的多普勒频移，对扩频码的捕获和跟踪产生很大的影响。因此，必须要对载波多普勒频率进行捕获及补偿，这也叫做载波截获。于是伪码信号的捕获变成了对伪码相位和载波多普勒频偏的二维捕获，这就需要很长的捕获时间。所以，在高动态环境下，如何对直扩MSK信号准确而快速地进行捕获成为技术难点。

G.J.R.Povey等人首先提出了基于数字部分匹配滤波器与FFT结合算法(PMF-FFT)的捕获模型，这种方法虽然在一定程度上缓解了多普勒频偏对捕获门限的影响，并且实现了伪码相位和载波频偏的二维捕获，但是这种方法主要适应于MPSK信号，并且多普勒频偏的捕获范围较小，高动态环境下仍然不适用。因而，如何在高动态环境下准确、快速地完成扩频信号的伪码相位和多普勒频偏二维捕获，成为直扩MSK信号全数字接收机的关键技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种种直扩MSK信号的全数字接收方法，能够将接收的直扩MSK信号构造成一种近似直扩BPSK信号形式，接着在大多普勒频偏条件下，可以采用直扩BPSK信号的伪码相位和载波多普勒频偏的二维联合捕获算法，实现直扩MSK信号在高动态环境下的捕获和跟踪，避免了直接对直扩MSK信号进行捕获、跟踪的复杂处理。

一种直扩MSK信号的全数字接收方法，包括：将直扩MSK信号构造成近似直扩BPSK信号，采用基于多普勒补偿-FFT的伪码相位和载波多普勒频偏的二维联合捕获算法对构造后的近似直扩BPSK信号进行捕获，对捕获后的伪码相位和载波相位进行跟踪，及对同步后的信号通过解扩、解调、检测等处理恢复出发送数据。所述近似直扩BPSK信号是将经过中频采样、数字下变频和低通滤波后的直扩MSK信号与波形函数相乘后进行抽取并交替取样构造而成的。所述基于多普勒补偿-FFT的伪码相位和载波多普勒频偏的二维联合捕获算法包括：基于FFT的多普勒滤波；基于相位补偿因子和循环移动本地伪码的多普勒补偿；基于分段FFT的伪码相位并行捕获。

采用上述直扩MSK信号的全数字接收方法，所述近似直扩BPSK信号的构造具体包括：

低通滤波后得到的I、Q两路正交基带信号分别与波形函数相乘得到四路输出信号，其中T_c为扩频码的码片宽度；

对四路输出信号进行P倍(P为过采样倍数)抽取得到四路信号，分别为y_I1(k’)、y_Q1(k’)、y_I2(k’)、y_Q2(k’)；其中y_I1(k’)和y_Q1(k’)分别为I路基带信号、Q路基带信号与波形函数相乘后抽取得到的信号，y_I2(k’)和y_Q2(k’)分别为Q路基带信号、I路基带信号与波形函数相乘后抽取得到的信号；其中k’≥0,且为整数，当k’为奇数时y_I1(k’)和y_Q1(k’)为0，当k’为偶数时y_I2(k’)、y_Q2(k’)为0；