100MHz，110MHz，120MHz，130MHz，140MHz，150MHz，160MHz，170MHz。
[0028] 步骤二、接收端根据已知的8个频点将接收到的多波束信号进行并行的8路混频 操作，将8个频点的频分信号分别搬移到基带。每一路的混频过程中只有对应频点，即本例 中，频点为 100MHz，110MHz，120MHz，130MHz，140MHz，150MHz，160MHz，170MHz的信号才能被 搬移到基带（〇MHz)，如第一路混频操作中，只有频点为100MHz的信号被搬移到了基带，其 余7个频点的信号均分布在基带附近。本步骤会产生8路并行的信号，每一路信号都包含 该路对应频点的基带信号，对应频点的高频信号，以及其余频点的对应的混频后结果；
[0029] 步骤三、将步骤二得到的多路并行信号叠加，此时得到的数据中包含8个波束的 基带信号，同时也有混频后的基带附近的混叠信号。相加后的信号经过低通滤波器滤除高 频分量，完整的保留了基带信号，本例中低通滤波器设计为凯瑟窗函数，滤波器带宽设置为 500KHz，旁瓣抑制为40dBc，滤波器的抽头系数为144 ;
[0030] 步骤四、将步骤三得到的信号经过匹配滤波器模块。其中匹配滤波器可以采用根 升余弦滤波器、方波滤波器等，在本实施例中选择根升余弦滤波器，根升余弦滤波器的设计 为过采样率16,滚降系数为1，滤波器抽头系数为482 ;
[0031] 步骤五、将匹配滤波器输出的信号进行8路并行的PN码的码捕获模块，码捕获模 块可以采用滑动相关捕获法，数字匹配滤波器（DMF)和基于FFT的快速捕获法。在本实施例 中码捕获模块选择数字匹配滤波器（DMF)，每一路并行的数字匹配滤波器分别从8组叠加 的码分信号中选出使用步骤一中已知的8组扩频码中的任一组预定码型的信号，其他使用 不同码型的信号因为与接收机产生的本地码型不同而不能被解扩，利用m序列良好的自相 关性即可将8路叠加的码分多波束信号分离。若令r为接收端收到的信号，$为期望求解出 来的原始信号，A为PN码组，AH为PN码组的转置，数字匹配滤波器的运算公式为S 。 信号经过数字匹配滤波器后获得各路输出信号的相关峰。由于混频后的叠加操作引入了多 址干扰，此时得到的8路并行的相关峰信号仍旧没有完整的分离开；
[0032] 步骤六、利用解相关矩阵的运算公式：h= (AHAr，其中A为PN码组，AH表示PN码 组的转置，右上角"-1"表示矩阵求逆。将对应的8组扩频码序列运算得到相应的解相关矩 阵。将步骤五中得到的8路码捕获模块输出的相关峰和解相关矩阵联合解算，解算公式为： 八= 1 /!"/?，即可得到无多址干扰的分离后的信号。
[0033] 实验结果
[0034]对于上述实施例，下表为使用传统基于FDMA体制的码分多波束信号分离方法和 本实施例的基于FDMA体制的码分多波束信号分离方法的FPGA资源消耗对比，本实例中使 用的FPGA型号为xc6vlx240t。
[0035]
[0037] 由上表可得，使用传统的多波束分离方法会消耗大量的DSP48Els和Slice资源， 而本发明的基于FDMA体制的码分多波束信号分离方法大大的减少了这两种资源的消耗。
[0038] 如图3所示是传统基于FDMA体制的码分多波束信号的分离方法和本发明的基于 FDMA体制的码分多波束信号的分离方法的误码率比较。从图3中可以看出，当信噪比Eb/ No从1到11变化时，两种系统的误码率都降低，两种方法的误码率随着信噪比变化的变化 趋势一致，证明本发明对传统波束分离方法结构的更改并未造成误码率的提高。
[0039] 如图4所示是本发明的基于FDMA体制的码分多波束信号分离方法和传统基于 FDMA体制的码分多波束信号的分离方法的耗时对比图。从图4中可以看出，当多波束信号 的波束个数少的时候，使用传统的多波束信号分离方法所需的时间比本发明中提出的多波 束分离方法相差不多，但是随着多波束信号的波束个数的增加，频点数也相应增加，两者的 耗时差值变大，当波束个数增大到10的时候，应用本发明方法进行多波束信号分离可以提 高效率百分之十以上。
[0040] 综上所述，应用本发明方法进行信号分离，可以在不改变误码率的情况下节约大 量硬件资源，减少资源消耗，提高运算效率。
[0041] 以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说 明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范 围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于FDM体制的码分多波束信号分离方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤一、信源产生FDM信号，每个频点对应的波束不仅频分，同时也码分； 步骤二、接收端接收FDM多波束信号，进行多路并行的混频操作，将FDM多波束信号 分别从各自的频点搬移到基带； 步骤三、将步骤二得到的多路并行混频后的结果进行叠加，叠加后共同经过低通滤波 器滤除高频分量； 步骤四、将步骤三得到的信号经过匹配滤波器进行匹配滤波，减少码间串扰，提高误码 率； 步骤五、将步骤四得到的CDM信号经过多路并行的码捕获模块进行相关运算和相关 峰的检测，得到各路码捕获模块输出的相关峰信号，以实现波束分离； 步骤六、对步骤五得到的各路相关峰进行解相关运算，解算出的信号即为分离后无多 址干扰的信号。2. 根据权利要求1所述的一种基于FDM体制的码分多波束信号分离方法，其特征在 于：所述码捕获模块的运算公式为& = 其中，^表示期望求解出来的原始信号，r表示 接收端收到的信号，A表示PN码组，Ah表示PN码组的转置。3. 根据权利要求1所述的一种基于FDM体制的码分多波束信号分离方法，其特征在 于：所述解相关运算是将相关峰与解相关矩阵相乘，运算公式如下： b = (,A)'A'、·， 其中，A表示期望求解出来的原始信号，r表示接收端接收到的信号，A表示PN码组，Ah 表示PN码组的转置，右上角"-1"表示矩阵求逆。
【专利摘要】本发明涉及一种基于FDMA体制的码分多波束信号分离方法，属于微波信号测量领域。本发明方法利用先验信息，将多路并行混频后的信号叠加，然后经过公共支路的低通滤波器和匹配滤波器，将频分的复用信号都搬移到基带；又由于各个频点对应的波束信号拥有各自不同的编码序列，其各自的自相关函数可用来区分各个波束信号，故使用与之相匹配的多路并行码捕获模块进行相关运算和相关峰的检测后得到相关峰，将相关峰进行解相关运算最终分离出信号。对比传统的基于FDMA体制的码分多波束信号的分离方法，本发明方法通过引入解相关运算，将复杂的多路并行的下变频模块和匹配滤波器模块进行了简化，显著的节省了硬件资源，提高了运算效率，节约了资源消耗。
【IPC分类】H04B17/00
【公开号】CN104883229
【申请号】CN201510142427
【发明人】宋哲, 王帅, 卜祥元, 罗婧, 涂水平, 鲁楠, 戴计博, 杨骁 , 赵文静
【申请人】北京理工大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年3月27日