[发明专利]产生直扩MSK信号的方法及转换滤波器设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字通信技术领域，特别是一种涉及扩频通信系统中的全数字调制器设计，及一种产生直扩MSK信号装置。

背景技术

直扩MSK信号具有扩频系统的低截获性、多用户随机选址能力、抗干扰性能强等优点和最小频移键控(Minimum Shift Keying，MSK)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，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。

直扩MSK信号通常采用正交并行双通道结构产生，比如文献《Chip Timing Recovery in Digital Modems for Continuous-Phase CDMA Radio Communications》(Filippo Giannetti,Marco Luise and Ruggero Reggiannini.Chip Timing Recovery in Digital Modems for Continuous-Phase CDMA Radio Communications[J].IEEE Transactions On Communications,VOL.43,NO 2/3/4,February/March/April1995:762～766.)就是用并行方式产生直扩MSK调制信号的，扩频后的信号经过串并变换分成两路信号，再分别进行基带成型和正交调制，两路正交调制信号再合并成一路输出，得到最终发送的直扩MSK调制信号。在并行产生过程中，I、Q两通道需保持严格的时间同步、幅度平衡及相位正交，I、Q通道的不平衡会对扩频通信系统的性能产生严重的影响，特别是在高数据速率应用场合，更难保证通信系统的误码率不受影响；另一方面，双通道正交调制产生直扩MSK信号，具有更大的硬件复杂度。所以，在高速率直扩系统中，采用并行方式产生直扩MSK信号是较难实现的。

C.R.Ryan、A.R.Hambley等提出了MSK信号的一种串行产生方法，将BPSK调制信号通过转换滤波器后，可以产生MSK调制信号，并在微波频段设计出模拟转换滤波器，实现了760Mbps传输速率的MSK调制解调器，但是，这种方式并不适合现代数字通信系统。在现代数字通信系统中，收发信机都是采用全数字调制/解调技术，以适应多速率、多业务、设备高度集成化的需求，如何在数字域设计、实现转换滤波器，成为直扩MSK信号串行产生方法应用于现代数字通信系统的关键技术。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种新的、适用于全数字调制/解调结构的直扩MSK信号产生装置，该装置无需保持两通道严格的时间同步、幅度平衡及相位正交，系统的性能也得到很好的保持，避免了常规直扩MSK信号产生实现复杂、占用硬件资源多、不适合高速数据传输要求等缺陷。

本发明还提供一种产生直扩MSK信号的转换滤波器的设计方法，使经过BPSK调制后的扩频信号转换为直扩MSK信号。

一种产生直扩MSK信号的转换滤波器设计方法，该转换滤波器的输入信号为经载波频率为f₁的BPSK调制器调制的扩频信号，滤波器冲激响应函数为以转换滤波器功率谱密度函数为优化对象，利用凸优化算法设计转换滤波器，包括：

建立转换滤波器的切比雪夫逼近的凸优化模型；

确定合适的频率采样点数，利用频率采样对转换滤波器模型的半无界条件进行估计；

解切比雪夫逼近的凸优化模型，求解出功率谱密度函数；

选择滤波器阶数，计算转换滤波器功率谱密度值，并根据均方误差值判断功率谱密度值是否满足设计要求；

若功率谱密度值满足设计要求，对功率谱密度值采用谱因子分解法求得转换滤波器的系数。

一种基于上述转换滤波器产生直扩MSK信号的装置，该装置采用串行单通道架构产生直扩MSK信号，包括：

对原始信号进行扩频处理的扩频器，

对扩频后的信号进行BPSK调制的BPSK调制器，

对调制后的信号进行转换得到离散域信号的转换滤波器，及

对离散域信号进行数模转换产生连续的直扩MSK信号的D/A转换器。