[发明专利]快速估算MSK信号载波的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测控系统中MSK信号快速载波估算的方法。

背景技术

最小频移键控（MSK)调制是一种二进制连续相位的恒包络相位调制,MSK信号是一种相位连续、包络恒定,占用带宽最小的二进制正交2FSK信号,因其频带利用率高,带外辐射小,被广泛地利用在数字通信系统中。

在目前通常采用MSK信号体制工作的一些测控系统中，MSK信号的解调一般采用差分数字解调算法，在接收机处理过程中当每个符号的采样点数大于5时，该算法解调性能已经接近MSK的最佳解调性能，并且此算法对频偏和相差有一定的容忍度。所以当载波多普勒变化较小时，采用差分数字解调算法可不必对载波频率进行估算。

然而，在无线通信系统中，由于多普勒频移和振荡器的不稳定等因素，使得接收信号的载波和本地载波有时存在较大偏差，此偏差的存在会严重影响MSK解调器的性能。在应用过程中发现，由于载波多普勒太大，变化率太快，会直接导致接收机接收解调性能下降，系统误码率增加。在应用过程中还发现，相对较大的载波多普勒频率，当调制的信息速率相对低速时，此时如果不对载波频率进行估算，接收机采用同样的接收解调算法，接收解调性能较最佳解调性能有所下降。所以为了使MSK接收机实现最佳MSK接收解调性能，对MSK信号载波进行估算是必要的。

发明内容

本发明的任务是针对现有技术测控系统中存在的上述不足之处，提供一种能够正确快速估算MSK信号载波的方法，尤其是能够准确快速的对测控系统中MSK信号进行载波估算的方法，以解决在测控系统中由于载波多普勒太大，变化率太快，导致接收机接收解调性能下降，系统误码率增加的问题。

本发明解决其技术问题通过以下措施予以实现：首先对来自测控系统的MSK测控信号，经模/数转换器A/D采样后转换为数字信号输入FPGA，FPGA将该数字信号与本地数字控制振荡器NCO的输出信号相乘，再经过数字低通滤波器滤除高频分量后，对残留信号进行平方处理，然后对平方后的数字信号S'(t)²进行快速傅立叶FFT变换，在FFT输出信号中查找出幅度值最大的两个频率点f_O1、f_O2，加入最大值有效验证算法，利用MSK信号特点，根据fO1=2(Δf+fs/4)fO2=2(Δf-fs/4)]]>公式推导得出MSK调制信息频率f_s=|f_O1-f_O2|，再对提取出的两个频率点进行是否有效的判断，有效则保留，无效则剔除，最后根据保留下的有效频率点计算出载波频率的估算值，再把估算的载波频率值送入MSK接收机模块完成MSK信号的解调。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

本发明利用MSK的信号特点对载波信号进行准确快速的估算。相比未进行载波估算的接收机，在相同的信噪比下，加入了载波估算模块的MSK接收机其性能能够更加接近MSK最佳接收解调性能。在应用过程中，在FPGA内进行信号处理时可以改变快速傅里叶变换(FFT)计算的采样率及分辨率以适应不同的最大多普勒频率及动态变化率。