[发明专利]基于FPGA的非连续相位2FSK信号的符号速率估计方法

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的非连续相位2FSK信号的符号速率估计方法，包括：获取非连续相位2FSK基带信号数据，选取一个载频并提取载频参数；利用FPGA的DDS、加法器和乘法器IP核，通过载频参数对非连续相位2FSK基带信号数据的I路和Q路分别进行二次下变频得到对应的输出结果；利用FPGA的滤波器IP核对I路输出结果和Q路输出结果分别进行低通滤波；利用FPGA的FFT IP核，根据低通滤波后的I路输出结果和Q路输出结果计算得到非连续相位2FSK基带信号的包络功率谱；对非连续相位2FSK基带信号的包络功率谱进行谱线突出处理，根据阈值对处理结果提取符号速率谱线，根据当前采样率和当前FFT点数对符号速率谱线计算符号速率。本发明大幅降低了符号速率估计复杂程度，能够节省FPGA的硬件资源。

技术领域

本发明涉及电子信息技术领域，尤其涉及一种基于FPGA的非连续相位2FSK信号的符号速率估计方法。

背景技术

现有的2FSK调制信号符号速率估计算法大多分为两类：第一类，采用小波变换，通过小波变换提取信号中的局部频率变化时刻，从而获得符号速率及跳变时刻等。有文献提出采用两次haar小波变换提取了符号跳变时刻，进而采用傅里叶变换得到了符号速率，但低信噪比下误差较大，同时小波变换尺度对结果影响较大且受频偏、符号速率等影响导致小波变换不易选取。也有在以上处理过程的基础上进一步采用morlet小波提取脊线，求取短时方差，从而提取离散谱线，在一定程度上提高了算法的抗噪性能，但仍然存在参数选取不易和抗噪性能差的问题，且以上算法在FPGA上的实现均相对复杂，硬件资源耗费较多。第二类，利用数字调制信号具有的循环平稳统计特性，采用循环自相关处理，能够得到含有符号速率信息的峰值，并通过对峰值的检测得到符号速率，但该方法不仅在低信噪比下性能不够稳定，而且算法复杂度很高，不适合在FPGA上实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种种基于FPGA的非连续相位2FSK信号的符号速率估计方法，大幅降低符号速率估计复杂程度，能够节省FPGA的硬件资源。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种基于FPGA的非连续相位2FSK信号的符号速率估计方法，包括以下步骤：

1)载频检测：获取非连续相位2FSK基带信号数据，选取一个载频并提取载频参数；

2)二次下变频：利用FPGA的DDS IP核、加法器IP核和乘法器IP核，通过载频参数对非连续相位2FSK信号基带信号数据的I路和Q路分别进行二次下变频得到I路输出结果和Q路输出结果；

3)低通滤波：利用FPGA的滤波器IP核对I路输出结果和Q路输出结果分别进行低通滤波；

4)包络谱计算：利用FPGA的FFT IP核，根据低通滤波后I路输出结果和Q路输出结果计算得到非连续相位2FSK基带信号的包络功率谱；

5)符号速率提取：对非连续相位2FSK信号的包络功率谱进行谱线突出处理，根据阈值对处理结果提取符号速率谱线，根据当前采样率和当前FFT点数对符号速率谱线计算符号速率。

进一步的，步骤1)具体包括：

1.1)在非连续相位2FSK基带信号的频谱中搜索频谱最大值得到至少一个对应的载频频谱索引位置；

1.2)从频谱最大值对应的载频中选取一个载频计算载频参数。

进一步的，步骤1.2)中载频参数函数表达式如下：

上式中，Idx为被选取的载频频谱索引位置，Fs为当前采样率，NFFT为当前FFT点数。

进一步的，步骤2)具体包括：