(r/ )的频谱Y化/ )为：
[0079]
[0080] 因此，式(15)表明2倍抽取过程可W转化X'BP化)前一半频谱和后一半频谱的叠加。
[0081] 另外，由于数字扩频信号x(n)为实数，在公式（11)的计算过程中可W根据η的奇偶 把x(n)分解为两部分：χ偶(η' ) = χ(化'）和巧(η' )=χ(化'+1)，/!'=0、1、…、^-1 ;然后 令：
[0082]
[0083] 对式（16)计算得到的复数序列X复(η/ )进行^点FFT计算，输出复数序列X复(η/ )的 频谱X复化'）=Χ錫化'）+jX：ifi化'），其中.皮'=〇:、个、…、了。
[0084] 假设X偶(η')和X奇(η')的FFT结果分别为X偶化'）和X奇化'），则：
[0085]
[0090] (二)匹配滤波方法
[0091] 基于W上的理论推导，本发明的基于频域处理的扩频信号匹配滤波方法包括W下 步骤：
[0092] (1)、采集数字扩频信号x(n)的奇序列X奇(r/ )和偶序列X偶(r/ )，其中：
[0093]
[0094] 其中，N为x(n)的数据长度，即η = 0、1、···、Ν-1。
[0095] (2)、利用奇序列X奇(r/ )和偶序列X偶(r/ )形成复数序列X复(r/ ):
[0096] 壊(V ；) =x偶(V ；)+j巧(V ；);
[0097] (3)、对复数序列堪(n/)进行^点FFT计算，得到X复化/)，哀'=0、1、...、^-?; 然后利用X复化/ )计算奇序列埼(r/ )的频谱踪化/ )和偶序列X偶(r/ )的频谱)(偶化/ ):
[009引
[0099] 其中，X錫化/ )和蹈t(k^ )分别为X复化/ )的实部和虚部；
[0100] (4)、根据X偶化/)和X奇化/)计算得到扩频信号x(n)的频谱X化），其中，X化)的前^
点为 ，X化)的后^点为巧A'+iV72) = Z偶沪)-呜才奇(r); jL
[0101] (5)、根据如下公式计算得到扩频信号自相关结果y(r/ )的频谱Υ化/ ):
[0104]其中，H'bp化/)和H'bp化/+N/2)分别为设定的匹配滤波响应H'bp化)的前^点和后 ^点，k = 0、l、-，、N-l。该匹配滤波响应H'bp化)为设定的匹配系数Cbp化)和带通滤波器频域 响应曲P(k)的乘积，即H'BP(k)=CBP化)曲p(k)，为了降低滤波造成的量化误差，本发明在频域 设计带通滤波器，然后采用浮点计算得到匹配滤波响应浮点值，然后对该浮点计算结果进 行量化截取后得到带通滤波器频域响应曲Kk)，并保存在存储器中，
[0105] (6)、对Y(k^)进行^点IFFT计算，得到扩频信号x(n)2倍抽取后的自相关结果y (n'),0'-〇、. 1、... \ --I 〇
[0106] (Ξ)匹配滤波系统
[0107] 本发明的基于频域处理的扩频信号匹配滤波系统，用于实现W上所述的匹配滤波 方法，如图1所示，该系统包括奇偶序列选通模块、数据缓存模块、FFT模块、奇偶序列频谱分 离模块、频谱合成模块、系数匹配模块和IFFT模块。
[0108] (1)奇偶序列选通模块和数据缓存模块
[0109] 奇偶序列选通模块接收外部输入的扩频信号x(n)，n = 0、l、…、N-l;根据接收信号 的计时器值η的奇偶性将接收信号存入数据缓存模块中不同的存储器。其中，数据缓存模块 包括偶寄存器和奇寄存器。
[0110] 当η为偶数时，将χ(η)存入偶存储器；当η为奇数时，将χ(η)存入奇存储器;奇存储 器中存入奇序列埼)，偶存储器中存入偶序列X偶(r/ )，其中，X偶(η^ ) = χ(化/ )，χ奇(η^ ) = χ (2η' +1), 1、- -- '，~- 1。
[0111] (2)FFT 模块
[0112] FFT模块从偶寄存器和奇寄存器中读取数据形成复数序列攻(η^ )=χ偶(η^ )+jx奇 (η');并对堪(η')进行点FFT计算，得到堪(η')的频谱X复(k')，反'=0、1 .、.一 ^一1.; 然后输出频谱X复化/)到奇偶序列频谱分离模块。
[0113] (3)奇偶序列频谱分离模块
[0114] 奇偶序列频谱分离模块根据接收到频谱接化/ )计算得到奇序列X奇(η/ )的频谱X奇 化/ )和偶序列X偶(r/ )的频谱X偶化/ )，并将输出踪化/ )和X偶化0至顺谱合成模块。
[0115] 其中，利用X复化/ )计算奇序列巧(r/ )的频谱X奇化/ )和偶序列X偶(r/ )的频谱X偶 化/)，具体计算公式如下：
[0116]
[0117]其中，X錫化/)和X短i化/)分别为X复化/)的实部和虚部。实现该计算的硬件流程如 图2所示。在计算过程中首先把接化/ )分为实部X錫化/ )和虚部X短1化/ ) ;X偶化/ )的实部由 X;敦化/ )广生，虚部由Xgg化/ )广生;X奇化/ )的实部由Xgg化/)广生,虚部由X复实化/)广生。由 于运四部分产生的结构基本一致，运里WX偶化/)的实部&顆化/)的计算过程作为例子来说 明硬件中数据流程的设计：
[011引I.FFT模块输出的第一个结果实部存入X錫(0)，取出乘W2(整数操作为左移1位） 并存入&酸(0);
[0119] II.当FFT输出并存入X錫(1巧化錫(N/4-1)的过程，无操作；
[0120] III.FFT输出的第N/4个结果实部存入X錫(N/4)，取出乘W2(整数操作为左移1位） 并存入Xf酸(N/4);
[0121] IV.当FFT输出并存入X敏(N/4+1巧化錫(N/2-1)的过程，[X敏(N/4+p)+X敏(N/4- P) ] /2的结果同时存入Xf酸(N/4+P) +Xf酸(N/4-P)，P = 1，2，……，（N/4-2)。
[0122] 其他Ξ个的计算和&顆化'）基本一致。在运一过程中，如果对X偶化'）和搞化'）的结 果并行操作，需要6块N/%点存储器、8个移位器、4个加法器，整个操作过程需要N/2个时钟周 期。
[0123] (4)频谱合成模块
[0124] 频谱合成模块根据接收到的奇序列X奇(η/ )的频谱X奇化/)和偶序列X偶(η/ )的频谱 X偶化/ )计算得到扩频信号χ(η)的频谱X化）Λ = 0、1、···、Ν-1.
[012引其中X ( k )的前点为 ，X ( k )的后^点为 2 2 乂α h iV72)二林')-的'X奇批')，该计算过程可W通过一级蝶形计算单元实现，蝶形计算 单元需要1个N点旋转因子的存储器产生旋转因子，并通过1个复数乘法单元和X奇化/)相乘； 相乘的结果和X偶化/)相加得到X化)的前一半，相乘的结果被X偶化/)减得到X化)的后一半。 然后将X化'）和X化'+N/2)输出到系数匹配模块。
[0126] (5)系数匹配模块
[0127] 系数匹配模块从存储器中读取已保存匹配滤波响应H'bp化）的前^点与X(k'）相 乘，同时从存储器中读取H'bp化)的后^点与X化'+N/2)相乘，然后将所述两个相乘的结果 相加，并对相加结果移位实现除2运算，得到频谱Y化/ )。
[0128] 匹配系数和带通滤波器频域响应的乘积H'bp化)和X化)进行相乘，由于X化)分为两 个相等的部分存储于存储器中，H'bp化)也分为H'bp化/)和+ 两部分分，运两部分 也分别存在N/%点的存储器中，运样乘法的过程需要两个复数乘法器，运一乘法过程可W和 X化)的蝶形计算并行流水操作，不需要占用额外计算时间。
[0129] (6)IFFT 模块
[0130] IFFT模块对系数匹配模块输出的频谱Y化/ )进行点IFFT计算，得到扩频信号X (n)2倍抽取后的自相关结果y(n')，《'=0、1、..... ^-1。
[0131] W上所述，仅为本发明一个【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任 何熟悉本技术领域的技术人员在本发明掲露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都 应涵盖在本发明的保护范围之内。
[0132] 本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
【主权项】
5. -种基于频域处理的扩频信号匹配滤波方法，其特征在于包括W下步骤： (1) 、采集数字扩频信号x(n)的奇序列X奇(n/ )和偶序列X偶(n/ )，其中：x偶(n/ ) = x(2n/ )， 埼(n') =x(2n'+1)，舟'.=0、1.，N为x(n)的数据长度，即n = 0、l、...、N-l; (2) 、利用奇序列X奇(n/ )和偶序列X偶(n/ )形成复数序列X复(n/ )，即： X复(n' ) =X偶(n' )+jx奇(n'); (3) 、对复数序列墳(V )进行-点FFT计算，得到X复化/ )，r =.0..、1.、....、；然后利用X复化/ )计算奇序列埼(r/ )的频谱踪化/ )和偶序列X偶(r/ )的频谱X偶化/ ):j 乂,, (n = [,V^., (n 十义 _, ('.V / 2 - F)] / 2 +./化（A' W ' 二[乂+ ,(八'72-占-')]/2-/[乂;,(点 V其中，X錫化/)和接虚化/)分别为接化/)的实部和虚部； (4) 、根据X偶化/)和踪化/)计算得到扩频信号x(n)的频谱X化）；其中，X化)的前点为 JT 巧')=? 护)+啊才奇(r) ，X(k)的后点为X(A'+iW1) = ^(A')-rpQ^')，WN = e -j 化/N. ， 巧）、根据如下公式计算得到扩频信号自相关结果y(n/)的频谱Y化/): Y 化'）= [X'BP 化'）巧'BP 化'+N/2)]/2，&' =0、1、…、； X'BP化'）=X(k'化'BP化'），X'BP(k'+N/2)=X(k'+N/2)H'BpA'+N/2); 其中，H'BP(k〇和H'BP(k/+N/2)分别为设定的匹配滤波响应H'BP(k)的前点和后-点，k = 0、l、...、N-l;(6)、对频谱Y(k〇进行点IFFT计算，得到扩频信号x(n)2倍抽取后的自相关结果y (n')，拘'=0、1 …
【专利摘要】本发明公开了一种基于频域处理的扩频信号匹配滤波系统及方法，在本发明中，扩频信号首先经奇偶序列选通模块送至数据缓存模块，由数据缓存模块输出的数据送入快速傅立叶变换模块计算出频谱并送入奇偶序列频谱分离模块，输出结果经由频谱合成模块得到输入数字信号的频谱。输入数字信号的频谱输入系数匹配模块，通过与匹配系数相乘及加法、移位操作，得到数字扩频信号自相关结果；本发明在频域实现混频和滤波，可以避免混频和滤波在时域乘法运算时引入的量化误差，而且降低了高阶滤波器处理占用的硬件资源。
【IPC分类】H03H17/02
【公开号】CN105656451
【申请号】
【发明人】禹霁阳, 汪路元, 沈小虎, 徐轲, 李欣, 吴伟, 郭丽明, 冯国平
【申请人】北京空间飞行器总体设计部
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年1月26日