MSK信号检测识别的FPGA实现

 

　　采用MSK 调制的跳频通信具有主瓣能量集中、旁瓣衰落滚降快、频谱利用率高和抗干扰能力强等优点，在军事通信中应用广泛。如美军现役的联合战术信息分发系统采用的通信信号，工作带宽969~1 206 MHz，跳频速率为70000 多跳/ s， 单个频点驻留时间约为13 s，信号持续时间* s， 总共有51个间隔为3 MHz 的信道，码速率为5 MHz。已知在该工作频段内主要还存在单频、窄带调幅和线性调频等信号。为了准确截获并识别目标信号，针对此信号环境设计了一种MSK 信号检测识别方法，并使用FPGA进行了设计实现。

　　1 算法设计

　　1.1 宽带跳频信号实时检测算法

　　用现代技术来实现宽带数字化接收的一个实用的方法是通过信道化技术，实现信道化通常的方法是采用快速傅里叶变换(FFT)。　　在近代电信装备和各类控制系统中，滤波器应用极为广泛;在所有的电子部件中，使用最多，技术最复杂要算滤波器了。滤波器的优劣直接决定产品的优劣，所以，对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。

　　设计法更容易实现，因为FFT所需要的运算量更少。

　　某个由FFT运算输出的频率分量，可以看成输入信号与某个脉冲函数的卷积。为了处理一个连续的输入信号。必须在不同时刻对各段数据进行FFT处理。通常，起始点记为n = 0，数据段可以滑动M点，相应的FFT可以写成：

　　

 

　　M 的值必须随着输入信号连续变化，这种运算也叫作短时傅里叶变换(STFT)。

　　FFT的长度和重叠点数是非常重要的参数，这些参数与最小脉宽和频率分辨率

　　在电视工业中，分辨率是用清晰度来度量，单位是电视线(TVLine)。

　　有关，它们决定了接收机的灵敏度。若FFT的长度为N，信号的采样频率为f s，那么经FFT计算后，信号的频率分辨率为：

　　

 

　　数据重叠点数决定了时间分辨率和处理的最短脉宽，数据重叠率越高，则时间分辨率越高。

　　本设计中使用STFT 的方法实现一个粗测频引导数字接收机，为覆盖整个跳频带宽，采用700 MHz采样率对目标信号进行采样，粗测频引导精度在1 MHz以内，因此FFT长度选择为1 024 点，数据重叠率50%，保证时间分辨率在1 s 之内。

　　利用粗测频接收单元的检测结果去引导一个精测单元，可以对目标信号进行更为精确的测量和识别。精测单元采用数字正交下变频的实现方法，数字本振频率随粗测引导结果而设置，变频后的带宽依据目标信号而确定。