CN105827558A - 一种模拟信号自适应解调系统及实现方法 - Google Patents

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张鹏泉
王保文
陈艳超
孔云苍
吴岩磊
杨新辉
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    • H04L27/0002—Modulated-carrier systems analog front ends; means for connecting modulators, demodulators or transceivers to a transmission line
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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Abstract

本发明涉及一种模拟信号自适应解调系统及实现方法，包括前面板、信号处理板、接收机，信号处理板的电路连接为，FPGA分别与ARM处理器、输入滤波器单向连接，配置芯片、晶振分别与FPGA单向连接，ARM处理器、网口芯片分别与接口MCU双向连接，接口MCU双向连接FPGA，输入滤波器单向连接ADC，ADC双向连接FPGA，系统连接为前面板的控制面板双向连接接口MCU，信号源双向连接网口芯片，接收机单向连接输入滤波器，解调模块对采样信号进行正交分解，数控振荡器产生正余弦信号分别与采样信号相乘，得到I路及Q路正交信号，分别通过低通滤波器滤去高频成分，再进行抽取降速处理,对调制信号进行解调，结果通过标准接口输出，实现信号调制样式的自动识别及载波同步、位同步、帧同步。

Description

一种模拟信号自适应解调系统及实现方法
技术领域
本发明涉及一种模拟信号解调系统及实现方法，特别涉及一种模拟信号自适应解调系统及实现方法。
背景技术
模拟解调电路的一般常使用相干解调法,指用一个同频同向的本地载波去相干解调，当同频同向不满足时，解调输出就会严重失真。例如，在移动通信中，接收到的信号受到严重衰落时，提取出来的载波质量往往达不到要求，特别是在多普勒效应等引起的频偏环境下更是如此。
软件无线电(softradio)构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，将各种功能，如工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等用软件来完成、并使宽带A/D和D/A转换器极可能靠近天线，以研制出具有高度灵活性、开放性的新一代无线通信系统。
应用现今成熟的软件无线电技术，实现对模拟信号的解调,是发展的方向.
发明内容
鉴于现有技术存在的问题，本发明采用软件无线电的数字正交解调法的自适应信号解调系统，可以自动识别模拟信号解调样式，实现载波同步、位同步、帧同步，以达到解调出各类模拟调制信号的基带的目的，具体技术方案是，一种模拟信号自适应解调系统，包括前面板、信号处理板、接收机，其特征在于：信号处理板的电路连接为，FPGA分别与ARM处理器、输入滤波器单向连接，配置芯片、晶振分别与FPGA单向连接，ARM处理器、网口芯片分别与接口MCU双向连接，接口MCU双向连接FPGA，输入滤波器单向连接ADC，ADC双向连接FPGA；前面板包括控制面板和信号源双向连接，系统连接为前面板的控制面板双向连接接口MCU，信号源双向连接网口芯片，接收机单向连接输入滤波器。
自适应信号解调的实现方法分为对模拟信号的识别和信号解调两部分，模拟信号识别的实现步骤为，在模拟信号自动识别模块中，1)、对输入信号进行判断σdp＜t(σdp)，其中σdp为直接相位的标准偏差，t为判决门限，是，进入|P|＜t(P)判断，其中P是铺对称性，是则为AM信号,否，则不是我们需要的任意一种信号类型；2)、进行判断σdp＜t(σdp)，否，进行判断|P|＜t(P)，是，进行判断γmax＜t(γmax)，其中γmax是零中心归一化瞬时幅度之谱密度的最大值，否则是FM信号，是，进行判断σap＜t(σap)，其中σap是零中心非弱信号段瞬时相位非线性分量绝对值的标准偏差，是，则为DSB信号，否，则不是我们需要的任意一种信号类型；信号解调的实现步骤为，在解调模块中，1)、对采样信号进行正交分解，使用数控振荡器(NCO)产生正余弦信号分别与采样信号相乘，得到I路及Q路两路正交信号，并分别通过低通滤波器滤去高频成分，再进行抽取降速等处理，2)、采用正交解调算法对调制信号进行解调，并将结果通过标准接口输出。
本发明专利的有益效果是：方便、灵活实现了模拟信号解调、解调样式及载波同步、位同步、帧同步，是一种实用的模拟信号解调系统。
附图说明
图1是本发明的电路原理框图。
图2是本发明的模拟调制信号的自动识别流程图。
图3是本发明的解调算法示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施实例对本发明进一步说明。
如图1所示，一种模拟信号自适应解调系统，包括前面板、信号处理板、接收机，信号处理板电路连接为FPGA分别与ARM处理器、输入滤波器单向连接，配置芯片、晶振分别与FPGA单向连接，ARM处理器、网口芯片分别与接口MCU双向连接，接口MCU双向连接FPGA，输入滤波器单向连接ADC，ADC双向连接FPGA；前面板包括控制面板和信号源双向连接，系统连接为前面板的控制面板双向连接接口MCU，信号源双向连接网口芯片，接收机单向连接输入滤波器。采用软件无线电思想，对射频前端提供的中频信号进行分析处理，中频信号经过AD芯片采样后，将采集结果送入FPGA中，在FPGA中完成中频信号的调制方式自动识别及解调功能。FPGA芯片使用Xilinx公司的“XC6SLX150”。
FPGA芯片采用100MHz系统时钟，其内部的时钟IP核将100M系统时钟分频至采样时钟、进程时钟、滤波器时钟等。
如图2所示，实现方法分为对模拟信号的识别和信号解调两部分，
模拟信号识别的实现步骤为，在模拟信号自动识别模块中
1)、对输入信号进行判断σdp＜t(σdp)，其中σdp为直接相位的标准偏差，t为判决门限，是，进入|P|＜t(P)判断，其中P是铺对称性，是则为AM信号,否，则不是我们需要的任意一种信号类型；
2)、进行判断σdp＜t(σdp)，否，进行判断|P|＜t(P)，是，进行判断γmax＜t(γmax)，其中γmax是零中心归一化瞬时幅度之谱密度的最大值，否则是FM信号，是，进行判断σap＜t(σap)，其中σap是零中心非弱信号段瞬时相位非线性分量绝对值的标准偏差，是，则为DSB信号，否，则不是我们需要的任意一种信号类型；
信号解调的实现步骤为，在解调模块中，
1)、对采样信号进行正交分解，使用数控振荡器(NCO)产生正余弦信号分别与采样信号相乘，得到I路及Q路两路正交信号，并分别通过低通滤波器滤去高频成分，再进行抽取降速等处理，
2)、采用正交解调算法对调制信号进行解调，并将结果通过标准接口输出。
编写模拟调制信号的自动识别模块，数学公式运算通过VHDL语言调用函数以及IPcore来实现，将识别结果传递给解调模块。
解调模块首先对采样信号进行正交分解，使用数控振荡器产生正余弦信号分别与采样信号相乘，得到I路及Q路两路正交信号，并分别通过低通滤波器滤去高频成分，再进行抽取降速等处理。接下来采用正交解调算法对调制信号进行解调，并将结果通过标准接口输出。
如图3所示，相应解调算法如下：
调幅解调：
调相信号解调：
调频信号解调：
由于接收的调制信号分为三类：FM、AM、DSB，根据上述公式可初步计算出调制信号的幅度、相位及频率信息，再针对所得结果进行判决等处理，即可完成对中频信号的解调。

Claims (2)

1.一种模拟信号自适应解调系统，包括前面板、信号处理板、接收机，其特征在于：信号处理板的电路连接为，FPGA分别与ARM处理器、输入滤波器单向连接，配置芯片、晶振分别与FPGA单向连接，ARM处理器、网口芯片分别与接口MCU双向连接，接口MCU双向连接FPGA，输入滤波器单向连接ADC，ADC双向连接FPGA；前面板包括控制面板和信号源双向连接，系统连接为前面板的控制面板双向连接接口MCU，信号源双向连接网口芯片，接收机单向连接输入滤波器。
2.一种基于模拟信号自适应解调系统的信号解调实现方法，其特征在于：实现方法分为对模拟信号的识别和信号解调两部分，
模拟信号识别的实现步骤为，在模拟信号自动识别模块中
1)、对输入信号进行判断σdp＜t(σdp)，其中σdp为直接相位的标准偏差，t为判决门限，是，进入|P|＜t(P)判断，其中P是铺对称性，是则为AM信号，否，则不是我们需要的任意一种信号类型；
2)、进行判断σdp＜t(σdp)，否，进行判断|P|＜t(P)，是，进行判断γmax＜t(γmax)，其中γmax是零中心归一化瞬时幅度之谱密度的最大值，否，则是FM信号，是，进行判断σap＜t(σap)，其中σap是零中心非弱信号段瞬时相位非线性分量绝对值的标准偏差，是，则为DSB信号，否，则不是我们需要的任意一种信号类型；
信号解调的实现步骤为，在解调模块中，
1)、对采样信号进行正交分解，使用数控振荡器(NCO)产生正余弦信号分别与采样信号相乘，得到I路及Q路两路正交信号，并分别通过低通滤波器滤去高频成分，再进行抽取降速处理；
2)、采用正交解调算法对调制信号进行解调，并将结果通过标准接口输出。
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