一种声纳浮标无线电的2FSK解调方法与流程

本发明属于软件无线电，具体涉及一种声纳浮标无线电的2fsk解调方法。

背景技术：

1、声纳浮标是一种探测水下目标的浮标式声纳器材，通过无线电将水下探测信号发送至浮标信号接收处理设备。通常将浮标内部所需的状态信息进行2fsk调制后叠加到水声数据上，再通过fm调制发送。其2fsk调制具有一些特殊规定，2fsk的两个频率较高且较为接近，在发送状态信息前需发送一段较长的全1信号。2fsk的两个频率较高且较为接近，因此对解调和位同步都带来了一定的困难。

2、现有的2fsk解调通常采用非相干解调。非相干解调有受干扰低、容易实现等优点，但无法进行位同步。常用的位同步方法如滤波法、环路法等，位同步精度不高，且算法复杂，不易于fpga实现；锁相环跟踪法也不适用于两个频率较为接近的2fsk调制信号。因此需要一种适用于声纳浮标无线电的2fsk解调方法，且易于在fpga上实现。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种声纳浮标无线电的2fsk解调方法，能够获取高精度的位同步，且容易在fpga上实现。

2、为了实现上述技术目的，本发明所采用的具体技术方案为：

3、一种声纳浮标无线电的2fsk解调方法，包括以下步骤：

4、1)带通滤波：利用fpga的fir滤波ip核，对信号进行带通滤波；

5、2)正交相乘积分：从fpga的rom中读取2fsk的两个频率f1和f2的正弦信号和余弦信号，将f1和f2与滤波后的所述信号分别进行相乘并积分；

6、3)码元判决：对所述信号中的每个所述码元做一次判决，当码元的f1的积分能量高于f2时，则该码元判决为0，反之则判决为1；

7、4)粗同步：设所述信号的长1的长度为l个码元，对所述信号做窗长为l的滑窗统计，当窗内m％的码元都为1，则视为所述信号的长1同步成功；

8、5)位同步：从fpga的rom中读取预存的巴克码的2fsk调制信号，从粗同步位置开始，对所述信号做步长为1个采样点的巴克码相关，相关峰的最高点作为所述信号细同步头；

9、6)解调输出：从所述信号的细同步位置开始，每隔一个码元时间取一个采样点的判决结果，输出对所述信号的解调结果。

10、进一步的，所述1)具体为：利用fpga的fir滤波器ip核设置滤波器的通带为[f1-nhz,f2+nhz]，通过所述滤波器对输入信号进行带通滤波。

11、进一步的，所述2)中：

12、fpga的rom ip核中缓存有1个码元时间的f1及f2的正弦信号和余弦信号；若2fsk波特率为baud，信号采样率为fs，则1个码元时间的采样点数为n＝fs/baud。

13、进一步的，所述2)中，将f1和f2与滤波后的所述信号分别进行相乘并积分的方式具体为：

14、滤波器输出信号与f1的正弦信号和余弦信号分别相乘，得到i路和q路，并计算二者的平方和。

15、进一步的，3)具体为：当f1的平方和大于f2的平方和时，该采样点判断为0；反之则判断为1。

16、进一步的，所述4)具体包括：

17、4.1)fpga定义2个计数器cnt1和cnt2，cnt1计数每1个码元内的n个采样点有多少个判决为1，当有m％以上为1时，判决该码元为1；cnt2计数码元为1的码元个数；

18、4.2)做窗长为l个码元以及步长为1个码元的滑窗统计，若窗内cnt2的计数量大于l*m％，则视为长1同步成功，窗的结束位置为粗同步位置。

19、进一步的，所述5)中：

20、fpga的rom ip核中预存有巴克码的2fsk调制信号，若巴克码采用m位，则缓存点数为m*n；

21、进一步的，所述5)中：

22、从粗同步位置起始，滤波器输出信号与读出的巴克码做步长为1个采样点的相关，每个采样点得到一个相关值，相关值最大的点视为位同步位置。

23、进一步的，所述6)中

24、从位同步位置起始，2)中的判决结果每隔n个点作为解调结果输出。

25、本发明的有益效果在于：本发明提供易于在fpga上实现的声纳浮标无线电2fsk解调方法，只利用了fir滤波器、rom和乘法器三种成熟的ip核，只采用了乘法和加法两种运算，大大降低了算法复杂度。

技术特征：

1.一种声纳浮标无线电的2fsk解调方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的声纳浮标无线电的2fsk解调方法，其特征在于，所述1)具体为：利用fpga的fir滤波器ip核设置滤波器的通带为[f1-nhz,f2+nhz]，通过所述滤波器对输入信号进行带通滤波。

3.根据权利要求2所述的声纳浮标无线电的2fsk解调方法，其特征在于，所述2)中：

4.根据权利要求3所述的声纳浮标无线电的2fsk解调方法，其特征在于，所述2)中，将f1和f2与滤波后的所述信号分别进行相乘并积分的方式具体为：

5.根据权利要求4所述的声纳浮标无线电的2fsk解调方法，其特征在于，3)具体为：当f1的平方和大于f2的平方和时，该采样点判断为0；反之则判断为1。

6.根据权利要求5所述的声纳浮标无线电的2fsk解调方法，其特征在于，所述4)具体包括：

7.根据权利要求6所述的声纳浮标无线电的2fsk解调方法，其特征在于，所述5)中：

8.根据权利要求7所述的声纳浮标无线电的2fsk解调方法，其特征在于，所述5)中：

9.根据权利要求8所述的声纳浮标无线电的2fsk解调方法，其特征在于，所述6)中，

技术总结
本发明属于软件无线电技术领域，具体涉及一种声纳浮标无线电的2FSK解调方法。本发明针对声纳浮标无线电2FSK调制信号的特点，2FSK的两个频率较高且相差较小，且发送信息前需发送一段较长的全1信号，提出一种易于在FPGA上实现的2FSK解调方法。本发明主要包括带通滤波、正交相乘积分、码元判决、粗同步、位同步、解调输出等步骤。其中，粗同步和位同步可以有效定位频率交替时刻，提升解调性能。本发明的有益之处在于只利用了FIR滤波器、ROM和乘法器三种成熟的IP核，只采用了乘法和加法两种运算，大大降低了算法复杂度。

技术研发人员：李璐媛,王睿,王璐
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6