北斗抗干扰通道带内频谱幅度和时延一致性装置及方法与流程

本发明属于通信基带，特别涉及一种北斗抗干扰的通道带内频谱幅度和时延一致性装置及方法。

背景技术：

1、随着卫星通信产业的不断发展，卫星通信核心模组中的基带技术，已经成为产业的关键核心技术，全世界都在为卫星无线通信领域基带技术找寻新的突破，尤其是北斗抗宽带压制干扰技术的实现对信道的一致性要求极高，但现有技术中由于硬件链路误差，在工程上往往很难实现整个通道的幅度和相位特性完全一致，因此亟需研发一种能够采用数字计算和补偿的方法，从而实现通道带内频谱幅度和时延一致性的北斗抗干扰通道带内频谱幅度和时延一致性装置及方法。

技术实现思路

1、（一）要解决的技术问题

2、为了克服现有技术中由于硬件链路误差，在工程上往往很难实现整个通道的幅度和相位特性完全一致的问题，本发明提供一种能够采用数字计算和补偿的方法，从而实现通道带内频谱幅度和时延一致性的北斗抗干扰通道带内频谱幅度和时延一致性装置及方法。

3、（二）技术方案

4、本发明通过如下技术方案实现：本发明提出了一种北斗抗干扰通道带内频谱幅度和时延一致性装置，所述装置由射频前端通道、adc采样、fft变换器、均值频谱计算器、幅度补偿函数计算器、时延补偿函数计算器、fft逆变器1、fft逆变器2、卷积运算器1、卷积运算器2组成，且其实现导航信号通道带内频谱幅度和时延一致。

5、本发明还提供一种北斗抗干扰通道带内频谱幅度和时延一致性方法；所述方法具体步骤如下：

6、s1：无干扰卫星导航信号输入；

7、s2：射频前端通道对无干扰卫星导航信号进行处理到中频信号；

8、s3：中频信号经过adc采样；

9、s4：采样后的信号通过fft变换器分析通道内不同频率的频谱和时延；

10、s5：通过均值频谱计算器输出变换为幅度特性和相位特性；

11、s6：幅度特性和相位特性分别与幅度补偿函数计算器和时延补偿函数计算器分别计算出幅度补偿函数、时延补偿函数；

12、s7：幅度补偿函数、时延补偿函数分别与fft逆变器1、fft逆变器2进行变换，变换后，在分别与adc采样的时域信号中的卷积运算器1、卷积运算器2进行卷积，得到频谱幅度平坦、时延一致的导航信号。

13、作为优选地，所述均值频谱计算器：采用双ram乒乓缓存方式实现，过程如下：

14、①初始化两张ram缓存，初始值全部置为0；

15、②读取ram1中的缓存数据；

16、③与输入的fft变换结果相加；

17、④存储到ram2缓存中；

18、⑤读取ram2中的缓存数据；

19、⑥与新一轮输入的fft变换器变换结果相加；

20、⑦存储到ram1缓存中；

21、⑧重复2~7过程直到达到预定次数；

22、⑨输出变换结果均值，y（i） = a（i）+j×b（i）；a为变换结果均值的实部，b为虚部，j2=-1。

23、作为优选地， adc采样信号做fft变换后，采用多周期平均的方式，从而使得统计结果更为准确的反应信道的误差。

24、作为优选地，幅度特性，相位特性分成两个支路，前后进行补偿，可以确保对应的逆变函数计算更为简单，可以利用硬件计算直接生成；生成方法如下：

25、幅度补偿计算器采用先预设理想频谱幅度值为a，均值频谱计算器输出的幅度特性xa（n），（n=1,2，......,k），其中，k为fft变换的点数；补偿函数h1（n）=a-xa（n）；

26、时延补偿计算器采用先预设理想最大时延设为b，均值频谱计算器输出的相位特性xb（n），（n=1,2，......,k），其中，k为fft变换的点数；补偿函数h2（n）=b-xb（n）。

27、作为优选地，幅度补偿计算器采用先预设理想频谱幅度值为a，均值频谱计算器输出的幅度特性amp（i），（i=1,2，......,k），其中，k为fft变换的点数；补偿函数h1（i）=a÷amp（i）。

28、作为优先地，时延补偿计算器采用先预设理想最大时延设为b，均值频谱计算器输出的相位特性pha（i），（i=1,2，......,k），其中，k为fft变换的点数；补偿函数h2（i）=b÷pha（i）。

29、作为优选地，幅度特性为均值fft变换结果的模值，amp（i）= √(a（i）2+b（i）2)；相位特性为均值fft变换结果的相位值，即pha（i）= arctg[a（i）÷b（i）]。

30、作为优选地，所述方法采用傅里叶变换的特性，频域相乘等于时域卷积的特点，通过时域卷积实现频谱补偿；其中，卷积运算器1、卷积运算器2的系数分别由频域的幅度补偿函数h1和时延补偿函数h2逆变得到。

31、作为优选地，卷积运算器1、卷积运算器2采用移位寄存器和乘法器实现，输入的adc采样信号经过n级移位寄存器缓存，并且每经过一级乘以相应的系数，实现卷积运算，其中，n级系数对应fft逆变换结果中的1~n个点。

32、作为优选地，fft变化器变换和fft逆变器逆变换均为学术上通用的变换公式，公式如下：

33、fft变化器变换：f(u) = ∫f(x)e^(-2 πixu) dx；

34、fft逆变器逆变换：f(x) = (1/2π) ∫ f(u)e^ (2πixu) du。

35、（三）有益效果

36、本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

37、本发明由射频前端通道、adc采样、fft变换器、均值频谱计算器、幅度补偿函数计算器、时延补偿函数计算器、fft逆变器1、fft逆变器2、卷积运算器1、卷积运算器2组成且采用数字计算和补偿的方法，实现通道带内频谱幅度和时延一致性。

技术特征：

1.一种北斗抗干扰通道带内频谱幅度和时延一致性装置，其特征在于：所述装置由射频前端通道、adc采样、fft变换器、均值频谱计算器、幅度补偿函数计算器、时延补偿函数计算器、fft逆变器1、fft逆变器2、卷积运算器1、卷积运算器2组成。

2.一种北斗抗干扰通道带内频谱幅度和时延一致性方法，基于权利要求1所述的北斗抗干扰通道带内频谱幅度和时延一致性装置，其特征在于：所述方法具体步骤如下：

3.根根据权利要求2所述的一种北斗抗干扰通道带内频谱幅度和时延一致性方法，其特征在于：所述均值频谱计算器：采用双ram乒乓缓存方式实现，过程如下：

4.根据权利要求2所述的一种北斗抗干扰通道带内频谱幅度和时延一致性方法，其特征在于：幅度特性，相位特性分成两个支路，前后进行补偿，利用硬件计算直接生成；生成方法如下：

5.根据权利要求2所述的一种北斗抗干扰通道带内频谱幅度和时延一致性方法，其特征在于：幅度特性为均值fft变换结果的模值，amp（i）= √(a（i）2+b（i）2)；相位特性为均值fft变换结果的相位值，即pha（i）= arctg[a（i）÷b（i）]。

6.根据权利要求5所述的一种北斗抗干扰通道带内频谱幅度和时延一致性方法，其特征在于：幅度补偿计算器采用先预设理想频谱幅度值为a，均值频谱计算器输出的幅度特性amp（i），（i=1,2，......,k），其中，k为fft变换的点数；补偿函数h1（i）=a÷amp（i）。

7.根据权利要求5所述的一种北斗抗干扰通道带内频谱幅度和时延一致性方法，其特征在于：时延补偿计算器采用先预设理想最大时延设为b，均值频谱计算器输出的相位特性pha（i），（i=1,2，......,k），其中，k为fft变换的点数；补偿函数h2（i）=b÷pha（i）。

8.根据权利要求2所述的一种北斗抗干扰通道带内频谱幅度和时延一致性方法，其特征在于：所述方法采用傅里叶变换的特性，频域相乘等于时域卷积的特点，通过时域卷积实现频谱补偿；其中，卷积运算器1、卷积运算器2的系数分别由频域的幅度补偿函数h1和时延补偿函数h2逆变得到。

9.根据权利要求2所述的一种北斗抗干扰通道带内频谱幅度和时延一致性方法，其特征在于：卷积运算器1、卷积运算器2采用移位寄存器和乘法器实现，输入的adc采样信号经过n级移位寄存器缓存，并且每经过一级乘以相应的系数，实现卷积运算，其中，n级系数对应fft逆变换结果中的1~n个点。

技术总结
本发明属于通信基带技术领域，特别涉及一种北斗抗干扰的通道带内频谱幅度和时延一致性装置及方法，所述装置由射频前端通道、ADC采样、FFT变换器、均值频谱计算器、幅度补偿函数计算器、时延补偿函数计算器、FFT逆变器1、FFT逆变器2、卷积运算器1、卷积运算器2组成，且其实现导航信号通道带内频谱幅度和时延一致等。本发明由射频前端通道、ADC采样、FFT变换器、均值频谱计算器、幅度补偿函数计算器、时延补偿函数计算器、FFT逆变器1、FFT逆变器2、卷积运算器1、卷积运算器2组成且采用数字计算和补偿的方法，实现通道带内频谱幅度和时延一致性。

技术研发人员：林仁杰,张勇鹏,余之喜,杨华炜
受保护的技术使用者：福建福大北斗通信科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12