MSK信号检测识别的FPGA实现

变频的实现

数字正交下变频模块根据前面得到的引导信息，设置合适的数字本振频率值，将信号搬移到零中频，并对信号进行低通滤波和抽取，得到低采样率的零中频数据，以方便后续处理。数字正交下变频采用基于多相抽取滤波器的多路并行结构，实现如图3所示。

2.4 信号识别的实现

信号识别的主要模块是平方运算和信号的幅度谱分析。为了体现MSK 信号的特征，对经过正交下变频得到的数据进行平方运算。如果直接对数据进行常规的平方处理，结果会产生零频分量，对后续处理造成不利影响。为了消除这种影响，需要将正交的复数据进行坐标变换，转变成幅度和相位的表示形式。这样再进行平方运算时，保持幅度值不变，相位值变成原来的2 倍并经过相位解卷绕处理，最后再经过坐标反变换，得到经过平方运算的复数据。

坐标变换可采用计算器(CORDIC) 运算IP 核实现，有利于节省硬件资源，提高运算效率。

幅度谱分析模块通过粗测频引导确定信号到来，对经过平方运算的零中频数据进行FFT处理，得到信号的幅度谱。进行谱分析时按照如下步骤：

① 提取过检测门限的谱峰点;

② 确定最大谱峰的位置;

③ 确定距离最大谱峰位置左右5 MHz 处是否存在与最大谱峰值相差不大的谱峰;

④ 检测2 个谱峰连线的中点位置是否是2 倍的有效信道载频频点。

经过以上步骤，完成了MSK 信号的识别。

3 试验结果

为了验证算法实现是否能正确截获并识别MSK 目标信号，使用泰克公司的任意信号发生器

信号发生器又称信号源或振荡器，它是指产生所需参数的电测试信号的仪器。在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。按信号波形可分为正弦信号、函数(波形)信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。常见的有函数信号发生器。

AWG7122B 模拟产生了目标信号环境，并使用硬件平台进行了接收测试

，为了便于观察计算结果，使用Xilinx 公司的在线逻辑分析仪软件ChipScope 截取了FPGA 内部的运算数据和结果。

使用任意信号发生共设置了3 个信号，

信号1参数如下：

信号形式： 脉冲;

信号时长： * s;

信号间隔： 13 s;

脉内调制：MSK;

码元速率： 5 MHz;

信号2 的参数如下：

信号形式： 单频脉冲;

信号时长： 5 s;

信号间隔： 50 s;

信号3 的参数如下：

信号形式： 脉冲;

信号时长： 8 s;

信号间隔： 300 s;

脉内调制： 线性调频;

带宽： 1 MHz。

其中MSK 信号设置为脉冲间频率跳变，跳频点3 个，间隔30 MHz, 单频脉冲信号跳频点6 个，间隔10MHz, 线性调频信号载频固定。

在FPGA 中经过相应处理得到3 种信号的谱分析结果，应用ChipScope 软件可在线获得FPGA 内部数据，将数据导入MATLAB 处理后得到3 种信号的幅度谱图，如图4、图5 和图6 所示。

试验结果表明，该设计能够实现对目标信号的实时截获和准确识别。

4 结束语

该文提出了一种FPGA 可实现的跳频MSK 信号实时截获和识别的设计方案，经过试验证明，可以对宽带跳频信号进行实时的截获，并能够对其中的MSK 目标信号完成准确识别，可应用于针对特定目标的通信侦察系统，具有较高的应用价值。