巴克码信号处理的计算机仿真
巴克码信号处理的计算机仿真
巴克码信号处理的计算机仿真侯民胜(北京航空工程技术研究中心 北京 100076)摘 要:巴克码信号是二相编码信号的一种,在PD 雷达中得到了广泛应用。
对巴克码信号进行匹配滤波处理可使输出信噪比达到最大。
介绍了匹配滤波器的设计原理,给出白噪声匹配滤波器的传递函数模型。
在Matlab/Simulink 平台上,建立雷达发射信号为巴克码信号时匹配滤波器的仿真模型。
计算机仿真表明,巴克码信号经匹配滤波器后脉冲宽度被压缩,信噪比得到了显著提高。
该滤波器的脉冲压缩功能,解决了一般脉冲雷达通过增加脉冲宽提高作用距离与距离分辨力下降的矛盾。
关键词:巴克码信号;信号处理;匹配滤波器;信噪比;计算机仿真中图分类号:TN95312 文献标识码:B 文章编号:10042373X (2008)232075203Computer Simulation of Signal Processing of B arker CodeHOU Minsheng(Beijing Aeronautical Technology Research Center ,Beijing ,100076,China )Abstract :Barker code signal ,one of the two 2phase code signal ,is used widely in PD radar.Matched filter processing can make the output SNR reach the maximum.The design principle of matched filter is introduced ,and the model of transfer func 2tion of matched filter for white noise is given.Based on Matlab/Simulink ,the simulation model of matched filter for Baker code signal is setup.The simulation show that the pulse width is pressed when the Baker code signal through a matched filter ,and the SNR is enhanced evidently.This matched filter solved the conflict between the raising of detection range and the falling of the range resolution in common pulse radar by pulse pressing.K eywords :Barker code signal ;signal processing ;matched filter ;SNR ;computer simulation收稿日期:2008205212 现代雷达要求既能探测远距离目标,又要有高的距离分辨力[1]。
巴克码识别器的设计与仿真
摘要本课程设计介绍了一种简单的关于双音多频信号的产生与检测的方法。
首先设计了关于双音多频（DTMF）信号的产生与检测的电路图，其中核心部件是MT8870和MC74HC4511；然后通过matlab仿真软件完成对双音多频信号的检测，并采用Goertzel算法对信号进行频谱分析。
关键字：双音多频信号，matlab，Goertzel目录第1章绪论....................................... 错误！未定义书签。
第2章双音多频（DTMF）信号的设计 ................. 错误！未定义书签。
2.1设计目的及意义 .............................. 错误！未定义书签。
2.2双音多频（DTMF）信号的组成 .................. 错误！未定义书签。
2.3DTMF信号的应用 .............................. 错误！未定义书签。
2.4仿真软件介绍 ................................ 错误！未定义书签。
PROTEL软件概述 ................................. 错误！未定义书签。
MATLAB软件概述 ................................. 错误！未定义书签。
2.5电路设计中的核心器件 ........................ 错误！未定义书签。
2.6主要参数设置 ................................ 错误！未定义书签。
3.1双音多频信号的产生 .......................... 错误！未定义书签。
3.2双音多频信号检测 ............................ 错误！未定义书签。
3.3MATLAB工具箱函数GOERTZEL...................... 错误！未定义书签。
巴克码识别器的设计与仿真 (2)
*****************实践教学*****************兰州理工大学计算机与通信学院2013年秋季学期通信系统综合训练题目：巴克码识别器的设计与仿真专业班级：姓名：学号：指导教师：彭铎成绩：摘要巴克码是一种具有特殊规律的二进制码组，它是一种非周期序列。
是目前已找到的最常用的群同步码字之一。
它具有尖锐的自相关特性，便于与随机的数字信息相区别，易于识别，出现伪同步的可能性小。
本次课程设计是在掌握群同步码巴克码的基础上，利用MATLAB完成对巴克码识别器的设计。
关键字：巴克码识别器，MATLAB目录前言 (1)1．基本原理 (2)1.1目的及意义 (2)1.2群同步 (2)1.3巴克码 (3)1.4系统设计框图 (3)1.5MATLAB仿真软件 (4)2．系统分析 (6)2.1巴克码的发生 (6)2.2巴克码的判决 (7)2.3巴克码的同步 (8)2.4群同步码 (9)2.5移位寄存器 (10)2.6同步字符的识别性能 (11)3．系统设计与调试 (13)3.1设计思路 (13)3.2调试结果： (14)设计总结 (16)参考文献 (17)致谢 (18)附录 (19)前言同步是通信系统中一个重要的实际问题。
通信系统中的同步可分为载波同步、位同步、帧同步等几大类。
在通信系统中，同步具有相当重要的地位。
通信系统能否有效地、可靠地工作，很大程度上依赖于有无良好的同步系统。
因此，如何使系统同步，如何保持同步，成为现代数字通信系统设计者所面临的重要课题。
在数字通信时，一般总是以一定数目的码元组成一个个的“字”或“句”，即组成一个个的“群”进行传输的。
因此，在接收这些数字流时，同样也必须知道这些“字”、“句”的起止时刻，在接收端产生与“字”、“句”起止时刻相一致的定时脉冲序列，统称为群同步或帧同步。
群同步信号的频率很容易由位同步信号经分频而得出。
但是，每个群的开头和末尾时刻却无法由分频器的输出决定。
.巴克码的编码设计与仿真兰州理工大学
公式2.4.1
这种非周期序列的自相关函数称为局部自相关函数。当j＝0时，很显然R(j)=n，
|j |
0
1
2
3
4
5
6
>=7
R(j)
7
0
-1
0
-1
0
-1
0
将所求得的结果画成曲线，就得到7位巴克码的自相关函数曲线。
图2.4.1巴克码的自相关函数曲线
-表1-1 已发现的巴克码组
n
巴克码
2
+ +
3
+ + --
4
+ + + --; + + -- +
5
+ + + -- +
7
+ + + -- -- + --
11
+ + + -- -- -- + -- -- + --
13
+ + + + + -- -- + + -- + -- +
其中，“+”表示取值为高电平1，“一”表示取值为低电平0。依要求及上面的巴克码组可知，13位的巴克码发生器应在输入时钟信号作用下依次产生“1111100110101”的码元序列
当接收端对接收到的比特流进行搜索时，一旦检测到这种特殊字符，就知道了帧的开始，并据此划分帧内的码组。群同步（在这种数据格式中称为帧同步）就这样建立起来了。
基于LP法对截断巴克码旁瓣抑制MATLAB仿真分析
安徽 电子 信 息 职 业 技术 学 院学 报
Ｎ ． ２ １ ｏ１ ０ ２
第 ｌ 卷（ １ 总第 ５ 期）ＪＲＬＡＵＯＴ Ａ ＯＥ ＯＥ ８ ＯＮＯ ＮＩＣＩ Ｌ ＬＧ Ｆ ＵＡＦ ＨＶＡ Ｎ ＣＬＥ Ｏ Ｉ
【 文章 编 号】 ６ １ ８ ２ （０ ２ １ ０ １ － ３ １７ — ０ Ｘ ２ １ ） － ０ ２ ０ ０
峰 值（Ｂ） ｄ
１．１ １ ７ ９
（ ） 三 仿真结果分析
采用 Ｒ Ｇ ２滤波器结构计算信 噪比损失有困 —一 难， 得到的峰值旁瓣 电平和积累旁瓣电平基本相差
不 大 。图 １ 是经 过 Ｌ Ｐ法设 计 的滤 波器后 １ 巴克 ３位
－
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蔡 丽 刘 永 江 力— 于Ｐ对 断 克 旁 抑 Ｍ Ｌ 仿 分 凤 ★ 新 ★ — 基 Ｌ法 截 巴 码 瓣 制 Ａ Ａ 真 析 ＴＢ
第１ 期
表 ｌ ３ ａｅ 峰值旁瓣电平、 １Ｂ ｋｒ 积累旁瓣电平、 峰值
Ｂａ ｋ ｒ ｒｅ １ ３
截断 １ 位巴克码的匹配滤波器仿真结果分析 ： ３
目标 函数
Ａ
Ｊｍａ［３ ＋ ５ ＋ ８Ｃ ＝ ｘ１Ａ ２ Ｂ ２３ ］
１． ６ ６４１ ７
滤 波器 系数
Ｂ 一． １５ ２
Ｃ Ｏ０ ７ ．４ ６
最 优解
ＰＬｄ Ｓ （ Ｂ）
一 ． ２ １５６ ９ ９ ４
一 ５８ ２ ４ ．３ ５
ＭＳ （Ｂ） Ｌｄ
－ ５５ ２ ３ ．８ ３
要 ］本文主要 是采 用 了线性规 划 法 Ｌ Ｐ来设 计 旁瓣抑 制滤 波器对 １ 巴克码 的截 断 巴克码 旁 瓣 ３位
基于FPGA的集中插入式巴克码帧同步的实现
1 帧同步及巴克码简介
帧是数据传输的基本单位，不同的通信系统具 有不同的帧结构。帧一般分为帧头和数据两部分，帧 头用于标志帧的起始位置，包含有数据纠错、系统控 制信息等；数据则是需要传输的有效码元。帧同步的 任务就是要找出每一帧的起始和末尾。一般帧同步 在符号同步之后才能进行，虽然信号的频率很容易 由符号同步信号经过分频得到，但是帧的起始和末 尾则无法由分频器确定[1]。
实际上巴克码搜索电路是对输入的巴克码进行相关运算当一帧信号到来时首先进入搜索电路的是群同步码组只有当13位巴克码在某一时刻正好全部进入13位寄存器时13个移位寄存器输出端都输出1相加后的最大值输出为13其余情况相加结果均小于13
2010.6 数据通信
技术交流 Te chnology Dis cus s ion
校核态：若连续经过N帧同步码确认搜索态中找
图3 13位巴克码搜索电路
到的帧头正确，则系统立即转入同步状态；否则存在
13位移位寄存器的1、0按照1111100110101的顺
假同步，返回搜索态。由首次搜索到帧同步头到进入 序接到相加器，接法与巴克码的规律一致。当输入码
同步态的N帧时叫做后方保护时间。
元加到移位寄存器时，如果图中某移位寄存器进入
器、相加器和判决器就可以组成一个码识别器，因此 3.2 电路设计文本输入
巴克码识别器比较容易实现。只有本地巴克码和输
根据上面所叙述的集中插入式帧同步法的流
34
巴克码—线性调频脉冲多普勒雷达matlab代码
巴克码—线性调频脉冲多普勒雷达matlab代码%% 雷达系统仿真 %%% 发射信号为13位巴克码和线性调频混合调制的信号，线性调频的中心频率为30MHz， % 调频带宽为4MHz，每一位码宽为10微秒，发射信号的帧周期为1毫秒 % 该雷达具有数字化正交解调、数字脉冲处理、固定目标对消、动目标检测(MTD)、 % 和恒虚警(CFAR)处理等功能close all;clear all;clc;%%%%%%%%%%%%%%% 产生雷达发射信号 %%%%%%%%%%%%% code=[1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1]; % 13位巴克码tao=10e-6; % 脉冲宽度10usfc=28e6; % 调频信号起始频率f0=30e6; % 调频信号中心频率fs=100e6; % 采样频率ts=1/fs; % 采样间隔B=4e6; % 调频信号调频带宽t_tao=0:1/fs:tao-1/fs; % 调制信号，对于线性调频来说，调制信号就是时间序列N=length(t_tao);k=B/fs*2*pi/max(t_tao); % 调制灵敏度，也就是线性调频的步进系数n=length(code);pha=0;s=zeros(1,n*N);for i=1:nif code(i)==1pha=pi;else pha = 0;ends(1,(i-1)*N+1:i*N)=cos(2*pi*fc*t_tao+k*cumsum(t_tao)+pha);endt=0:1/fs:n*tao-1/fs;figure,subplot(2,1,1),plot(t,s); xlabel('t(单位:S)'),title('混合调制信号(13为巴克码+线性调频)'); s_fft_result=abs(fft(s(1:N)));subplot(2,1,2),plot((0:fs/N:fs/2-fs/N),abs(s_fft_result(1:N/2)));xlabel('频率(单位:Hz)'),title('码内信号频谱');%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 产生脉冲压缩系数 %%%%%%%%%%%%%%%% %--------------------- 正交解调 --------------------% N=tao/ts;n=0:N-1;s1=s(1:N);local_oscillator_i=cos(2*pi*f0/fs*n); % I路本振信号local_oscillator_q=sin(2*pi*f0/fs*n); % Q路本振信号fbb_i = local_oscillator_i.*s1; % I路解调fbb_q = local_oscillator_q.*s1; % Q路解调window=chebwin(51,40); % 50阶cheby窗的FIR低通滤波器[b,a]=fir1(50,2*B/fs,window);fbb_i=[fbb_i,zeros(1,25)]; % 因为该FIR滤波器有25个采样周期的延迟，为了保证% 所有有效信息全部通过滤波器，故在信号后补25个0fbb_q=[fbb_q,zeros(1,25)];fbb_i=filter(b,a,fbb_i);fbb_q=filter(b,a,fbb_q);fbb_i=fbb_i(26:end); % 截取有效信息fbb_q=fbb_q(26:end); % 截取有效信息fbb=fbb_i+j*fbb_q;%-------- 产生理想线性调频脉冲压缩匹配系数 ---------% D = B*tao;match_filter_1=ts*fliplr(conj(fbb))*sqrt(D)*2/tao;NFFT = 131126;%2^nextpow2(length(s));match_filter_1_fft=fft(match_filter_1,NFFT); % 第一次脉冲压缩处理匹配系数 figure;subplot(2,1,1),plot(real(match_filter_1_fft)),title('脉冲压缩系数(实部)'); subplot(2,1,2),plot(imag(match_filter_1_fft)),title('脉冲压缩系数(虚部)');N=length(s);n=0:N-1;local_oscillator_i=cos(2*pi*f0/fs*n); % I路本振信号local_oscillator_q=sin(2*pi*f0/fs*n); % Q路本振信号fbb_i = local_oscillator_i.*s; % I路解调fbwindow=chebwin(51,40); % 50阶cheby窗的FIR低通滤波器[b,a]=fir1(50,0.5,window);fbb_i=[fbb_i,zeros(1,25)]; % 因为该FIR滤波器有25个采样周期的延迟，为了保证% 所有有效信息全部通过滤波器，故在信号后补25个0fbb_q=[fbb_q,zeros(1,25)];fbb_i=filter(b,a,fbb_i);fbb_q=filter(b,a,fbb_q);fbb_i=fbb_i(26:end); % 截取有效信息fbb_q=fbb_q(26:end); % 截取有效信息signal=fbb_i+j*fbb_q;clear fbb_i;clear fbb_q;clear local_oscillator_i;clearlocal_oscillator_q;signal_fft=fft(signal,NFFT);pc_result_fft=signal_fft.*match_filter_1_fft;pc_result=ifft(pc_result_fft,NFFT); figure,plot((0:ts:length(signal)*ts-ts),pc_result(1:length(signal)));xlabel('t(单位:S)'),title('回波脉冲压缩处理结果');t=tao*length(code);match_filter_2=2*ts*fliplr(conj(pc_result))*2/t;match_filter_2_fft=fft(match_filter_2,NFFT); % 第二次脉冲压缩处理匹配系数figure;subplot(2,1,1),plot(real(match_filter_2_fft)),title('脉冲压缩系数(实部)');subplot(2,1,2),plot(imag(match_filter_2_fft)),title('脉冲压缩系数(虚部)');%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 产生雷达回波 %%%%%%%%%%%%%%%%f_frame=1e3; % 雷达发射信号重复频率T_frame=1/f_frame;N_echo_frame=18;f_doppler=3.5e3; % 动目标的多普勒频率t_frame=0:ts:T_frame-ts;t_mobj=200e-6; % 动目标位置echo_mobj_pulse=[zeros(1,t_mobj/ts),s,zeros(1,(T_frame-t_mobj)/ts-length(s))];echo_mobj=repmat(echo_mobj_pulse,1,N_echo_frame);t_doppler=0:ts:N_echo_frame*T_frame-ts;s_doppler=cos(2*pi*f_doppler*t_doppler);s_echo_mobj=echo_mobj.*s_doppler;t_fobj=450e-6; % 固定目标位置echo_fobj_pulse=[zeros(1,t_fobj/ts),s,zeros(1,(T_frame-t_fobj)/ts-length(s))];echo_fobj=repmat(echo_fobj_pulse,1,N_echo_frame);t_clutter=700e-6; % 杂波位置t_clutter_pulse=39e-6;sigma=2; % 杂波瑞利分布参数sigmat1=0:ts:t_clutter_pulse-ts;u=rand(1,length(t1));echo_clutter=0.08*sqrt(2*log(1./u))*sigma; % 产生瑞利分布信号s_echo_clutter_pulse=[zeros(1,t_clutter/ts),echo_clutter,...zeros(1,(T_frame-t_clutter)/ts-length(echo_clutter))];s_echo_clutter=repmat(s_echo_clutter_pulse,1,N_echo_frame);s_noise=0.1*rand(1,N_echo_frame*T_frame/ts);s_echo=s_echo_mobj+echo_fobj+s_echo_clutter+s_noise;%--------------------- 正交解调 --------------------%N=N_echo_frame*T_frame/ts;n=0:N-1;local_oscillator_i=cos(2*pi*f0/fs*n); % I路本振信号local_oscillator_q=sin(2*pi*f0/fs*n); % Q路本振信号s_echo_i = local_oscillator_i.*s_echo; % I路解调s_echo_q = local_oscillator_q.*s_echo; % Q路解调window=chebwin(51,40); % 50阶cheby窗的FIR低通滤波器[b,a]=fir1(50,2*B/fs,window);s_echo_i=[s_echo_i,zeros(1,25)]; % 因为该FIR滤波器有25个采样周期的延迟 % 所有有效信息全部通过滤波器，故在信号后补25个s_echo_q=[s_echo_q,zeros(1,25)];s_echo_i=filter(b,a,s_echo_i);s_echo_q=filter(b,a,s_echo_q);s_echo_i=s_echo_i(26:end); % 截取有效信息s_echo_q=s_echo_q(26:end); % 截取有效信息s_echo_mf=s_echo_i+j*s_echo_q;%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 脉冲压缩处理 %%%%%%%%%%%%%%%%%%s_pc_result = zeros(N_echo_frame,NFFT);for i=1:N_echo_frames_echo_fft_result=fft(s_echo_mf(1,(i-1)*T_frame/ts+1:i*T_frame/ts),NFFT);s_pc_fft_1=s_echo_fft_result.*match_filter_1_fft;s_pc_fft_2=s_pc_fft_1.*match_filter_2_fft;s_pc_result(i,:)=ifft(s_pc_fft_2,NFFT);ends_pc_result_1=s_pc_result';s_pc_result_1=reshape(s_pc_result_1,1,N_echo_frame*NFFT);figure,subplot(2,1,1),plot((0:ts:N_echo_frame*NFFT*ts-ts),real(s_pc_result_1));xlabel('t(单位:S)'),title('脉冲压缩处理后结果(实部)');subplot(2,1,2),plot((0:ts:N_echo_frame*NFFT*ts-ts),imag(s_pc_result_1)); xlabel('t(单位:S)'),title('脉冲压缩处理后结果(虚部)');%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 固定杂波对消处理 %%%%%%%%%%%%%%%%%%S_MTI_result = zeros(N_echo_frame-2,NFFT);for i=1:N_echo_frame-2S_MTI_result(i,:)=s_pc_result(i,:)+s_pc_result(i+2,:)-2*s_pc_result(i+1,:);endS_MTI_result_1=S_MTI_result';S_MTI_result_1=reshape(S_MTI_result_1,1,(N_echo_frame-2)*NFFT); figure,subplot(2,1,1),plot((0:ts:(N_echo_frame-2)*NFFT*ts-ts),real(S_MTI_result_1));xlabel('t(单位:S)'),title('固定杂波对消后结果(实部)');subplot(2,1,2),plot((0:ts:(N_echo_frame-2)*NFFT*ts-ts),imag(S_MTI_result_1));xlabel('t(单位:S)'),title('固定杂波对消后结果(虚部)');clear S_MTI_result_1;%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% MTD处理和求模 %%%%%%%%%%%%%%%%%%S_MTD_result_1 = fft(S_MTI_result,N_echo_frame-2);S_MTD_result=abs(max(S_MTD_result_1));figure,plot((0:ts:NFFT*ts-ts),S_MTD_result); xlabel('t(单位:S)'),title('MTD处理后求模结果(信号最大通道)');%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% CFAR处理 %%%%%%%%%%%%%%%%%%cfar_result = zeros(1,NFFT);cfar_result(1,1)=S_MTD_result(1,1)/(sqrt(2)/pi*mean(S_MTD_result(1,2 :17)));% 第1点恒虚警处理的噪声均值由其后面的16点的噪声决定for i=2:16% 第2点到第16点恒虚警处理的噪声均值由其前面和后面16点的噪声共同决定noise_mean=sqrt(2)/pi*(mean(S_MTD_result(1,1:i-1))+mean(S_MTD_result(1,i+1:i+16)))/2;cfar_result(1,i)=S_MTD_result(1,i)/noise_mean; endfor i=17:NFFT-17% 正常的数据点的恒虚警处理的噪声均值由其前面和后面各16点的噪声中的大者决定noise_mean=sqrt(2)/pi*max(mean(S_MTD_result(1,i-16:i-1)),mean(S_MTD_result(1,i+1:i+16)));cfar_result(1,i)=S_MTD_result(1,i)/noise_mean; endfor i=NFFT-16:NFFT-1% 倒数第16点到倒数第2点恒虚警处理的噪声均值由其前面16点和后面的噪声共同决 noise_mean=sqrt(2)/pi*(mean(S_MTD_result(1,i-16:i-1))+mean(S_MTD_result(1,i+1:NFFT)))/2;cfar_result(1,i)=S_MTD_result(1,i)/noise_mean; endcfar_result(1,NFFT)=S_MTD_result(1,NFFT)/(sqrt(2)/pi*mean(S_MTD_resu lt(1,NFFT-16:NFFT-1)));figure,plot((0:ts:NFFT*ts-ts),cfar_result); xlabel('t(单位:S)'),title('采用恒虚警处理结果');。
巴克码信号处理的计算机仿真
巴克码信号处理的计算机仿真
侯民胜
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2008(31)23
【摘要】巴克码信号是二相编码信号的一种,在PD雷达中得到了广泛应用.对巴克码信号进行匹配滤波处理可使输出信噪比达到最大.介绍了匹配滤波器的设计原理,给出白噪声匹配滤波器的传递函数模型.在Matlab/Simulink平台上,建立雷达发射信号为巴克码信号时匹配滤波器的仿真模型.计算机仿真表明,巴克码信号经匹配滤波器后脉冲宽度被压缩,信噪比得到了显著提高.该滤波器的脉冲压缩功能,解决了一般脉冲雷达通过增加脉冲宽提高作用距离与距离分辨力下降的矛盾.
【总页数】3页(P75-77)
【作者】侯民胜
【作者单位】北京航空工程技术研究中心,北京,100076
【正文语种】中文
【中图分类】TN953.2
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巴克码信号处理的计算机仿真侯民胜(北京航空工程技术研究中心 北京 100076)摘 要:巴克码信号是二相编码信号的一种,在PD 雷达中得到了广泛应用。
对巴克码信号进行匹配滤波处理可使输出信噪比达到最大。
介绍了匹配滤波器的设计原理,给出白噪声匹配滤波器的传递函数模型。
在Matlab/Simulink 平台上,建立雷达发射信号为巴克码信号时匹配滤波器的仿真模型。
计算机仿真表明,巴克码信号经匹配滤波器后脉冲宽度被压缩,信噪比得到了显著提高。
该滤波器的脉冲压缩功能,解决了一般脉冲雷达通过增加脉冲宽提高作用距离与距离分辨力下降的矛盾。
关键词:巴克码信号;信号处理;匹配滤波器;信噪比;计算机仿真中图分类号:TN95312 文献标识码:B 文章编号:10042373X (2008)232075203Computer Simulation of Signal Processing of B arker CodeHOU Minsheng(Beijing Aeronautical Technology Research Center ,Beijing ,100076,China )Abstract :Barker code signal ,one of the two 2phase code signal ,is used widely in PD radar.Matched filter processing can make the output SNR reach the maximum.The design principle of matched filter is introduced ,and the model of transfer func 2tion of matched filter for white noise is given.Based on Matlab/Simulink ,the simulation model of matched filter for Baker code signal is setup.The simulation show that the pulse width is pressed when the Baker code signal through a matched filter ,and the SNR is enhanced evidently.This matched filter solved the conflict between the raising of detection range and the falling of the range resolution in common pulse radar by pulse pressing.K eywords :Barker code signal ;signal processing ;matched filter ;SNR ;computer simulation收稿日期:2008205212 现代雷达要求既能探测远距离目标,又要有高的距离分辨力[1]。
高的距离分辨力要求有极窄的脉冲宽度,这就限制了发射功率的增加,从而影响雷达的探测距离。
采用脉冲压缩技术,发射宽脉冲信号,接收时经脉冲压缩后变成窄脉冲,可以解决雷达作用距离和距离分辨力之间的矛盾[2]。
脉冲压缩雷达的发射信号一般为调频信号和二相编码信号。
在有限的二相编码序列中,巴克码序列为最佳序列,它具有理想的自相关特性,在PD 雷达中得到了广泛的应用[3]。
1 巴克码特性相位编码信号的一般表达式为[4]: s (t )=∑N -1n =0rect 1T(t -nT )exp (j2πf 0t +θn )(1)式中,f 0为信号频率,N 为码长度,T 为子脉冲宽度,θn为巴克码相位,取0或π。
其复包络信号为:u (t )=∑N -1n =0rect 1T(t -nT )exp (j θn )(2) 巴克码序列是相位编码信号的一种,具有理想的自相关特性。
巴克码的自相关函数的主峰和旁瓣均为底边宽度为2T 的等腰三角形,主瓣峰值是旁瓣峰值的13倍。
目前能够找到的巴克码只有7种,子脉冲长度分别为:2,3,4,5,7,11,13。
已经证明巴克码的最大长度为13位。
对式(1)取傅里叶变换可得到巴克码信号的频谱:U (f )=T sinc (f T )∑N -1n =0c nexp (-j2πf n T )(3)式中,c n =exp (θn ),取1或-1。
2 巴克码信号的匹配处理现代雷达信号处理系统的设计一般都采用匹配滤波器,使输出信噪比达到最大。
根据最佳匹配理论,白噪声环境下,巴克码信号最佳匹配滤波器的传输函数为[5]:H (f )=kU 3(f )(4)式中,k 为常数,U (f )为巴克码信号的频谱。
巴克码信号最佳匹配滤波器的组成如图1所示。
第一级为子脉冲匹配滤波器,第二级为一个延迟加权网络。
57《现代电子技术》2008年第23期总第286期 通信与信息技术图1 巴克码信号最佳匹配滤波器的组成框图上述方案对于不同的雷达信号,匹配滤波器的结构不同。
采用数字信号处理技术,可使匹配处理器具有通用性,即适用不同的雷达信号。
数字信号处理方案是在频域进行的,通过对雷达信号进行快速傅里叶变换FF T 和共轭变换,求匹配滤波器传输函数然来实现。
3 巴克码信号处理的计算机仿真3.1 仿真模型随着计算机技术和仿真技术的发展,计算机仿真技术被广泛应用于雷达系统设计领域,在一定程度上可以替代外场测试,降低雷达研制的成本和周期[6]。
本文在Matlab/Simulink 平台上建立了巴克码信号处理的计算机仿真模型[7]。
图2是采用数字信号处理方案的仿真模型组成框图。
图2 巴克码匹配滤波仿真模型由于采用数字处理技术,信号源需表示成离散形式。
巴克码信号的仿真模型为:u (n )=exp (j φ(n ))(5)φ(n )=00000ππ00π0π0 mod (n ,13Δ)≤ΔΔ<mod (n ,13Δ)≤2Δ2Δ<mod (n ,13Δ)≤3Δ3Δ<mod (n ,13Δ)≤4Δ4Δ<mod (n ,13Δ)≤5Δ5Δ<mod (n ,13Δ)≤6Δ6Δ<mod (n ,13Δ)≤7Δ7Δ<mod (n ,13Δ)≤8Δ8Δ<mod (n ,13Δ)≤9Δ9Δ<mod (n ,13Δ)≤10Δ10Δ<mod (n ,13Δ)≤11Δ11Δ<mod (n ,13Δ)≤12Δ12Δ<mod (n ,13Δ)≤13Δ(6) 式(6)中:Δ=fix (T/T s ),T 为子脉冲宽度,T s 为采样周期,fix 取趋于零的最近整数。
噪声模型可由DSP 工具箱直接给出。
巴克码信号进行FF T 变换(先补零)和共轭变换后可得到巴克码信号匹配滤波器的传输函数。
信号+噪声进行FF T 变换(先补零)后得到其频谱函数,与传输函数相乘后即为频率响应,再经IFF T 变换输出时域波形。
3.2 仿真结果图3是子脉冲宽度T =1μs 的巴克码信号波形,图4是不加噪声信号时匹配滤波器的输出波形。
仿真结果表明,巴克码信号经匹配滤波器后,主瓣幅度为副瓣幅度的13倍,即:副瓣电平为2213dB ,脉冲宽度压缩为原来的1/13。
采用组合巴克码的方法,即对每一个码元再进行编码,可进一步提高压缩比。
图3 巴克码信号波形图4 滤波器输出巴克码信号波形图5是信噪比为-10dB 时匹配滤波器的输出波形。
在输入端信号已完全淹没在噪声中,而由输出信号波形可知,信噪比得到了很大提升。
图5 滤波器输出的信号+噪声波形为进一频抑制副瓣电平,可增加一级与图1相似的延迟加权网络,延迟时间为2倍的子脉冲宽度(图4所示)。
由于主瓣和旁瓣之间有良好的相似性,通过加权网络可消除主瓣旁边的旁瓣。
由于信号的对称性,加权67军事通信侯民胜:巴克码信号处理的计算机仿真系数也是对称的,设为:a 6,a 5,a 4,a 3,a 2,a 1,a 0,a 1,a 2,a 3,a 4,a 5,a 6。
加权系数满足下面的方程组:13a 0+2a1+2a 2+2a 3+2a 4+2a 5+2a 6=13a 0+14a 1+2a 2+2a 3+2a 4+2a 5+a 6=0a 0+2a 1+14a 2+2a 3+2a 4+a 5+a 6=0a 0+2a 1+2a 2+14a 3+a 4+a 5+a 6=0a0+2a 1+2a 2+a 3+13a 4+a 5+a 6=0a 0+2a 1+a 2+a 3+a 4+13a 5+a 6=0a 0+a 1+a 2+a 3+a 4+a 5+13a 6=0 解得:a 0a 1a 2a 3a 4a 5a 6=+1.0477-0.0407-0.0456-0.0501-0.0543-0.0581-0.0615 经进一步抑制副瓣处理后的输出波形如图6所示。
输出波形在-12T ≤t ≤12T 的旁瓣为0,副瓣电平又降低了大约10dB 。
4 结 语巴克码信号是二相编码信号的一种。
计算机仿真表明,13位巴克码信号经匹配滤波器后脉冲宽度被压缩为1/13,主瓣幅度为副瓣幅度的13倍,信噪比得到了显著提高。
为进一步提高压缩比,可对每一码元再进行编码。
通过增加延迟加权网络,可进一步降低副瓣电平。
巴克码信号匹配滤波器的脉冲压缩功能,解决了一般脉冲雷达通过增加脉冲宽(信号能量增加)提高作用距离与距离分辨力下降的矛盾。
图6 副瓣抑制后的输出波形参 考 文 献[1]向敬成.雷达系统[M ].北京:电子工业出版社,2001.[2]赵国庆.雷达对抗原理[M ].西安:西安电子科技大学出版社,1999.[3]徐庆,徐继麟.线性调频———二相编码雷达信号分析[J ].系统工程与电子技术,2000,22(12):728.[4]毛士艺,张瑞生.脉冲多谱勒雷达[M ].北京:国防工业出版社,1990.[5]承德保.现代雷达反对抗技术[M ].北京:航空工业出版社,2002.[6]侯民胜,金梅.脉冲雷达干扰高度表的计算机仿真研究[J ].电子测量技术,2007,30(12):326.[7]王宇鹏,王振荣.基于Matlab 匹配雷达图像与光学图像[J ].电子测量技术,2007,30(9):1402142.作者简介 侯民胜 男,1964年出生,高工。
从事雷达、电子对抗、电磁兼容等技术研究。
G oogle 会推出自己的操作系统吗? 这里是Andrew Morton 关于这个问题的答案(Andrew Morton 被称为Linux 的二号人物,是Linux kernel 最主要的维护人,并于2006年加入G oogle ):“开发(操作系统)需要的资源和测试内核、基础应用、窗口系统是相当庞大的一项工程。