CN109818637B - 一种接收机信号扫描方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种接收机信号扫描方法，包括：对射频前端设置当前频段信号扫描参数并作信号锁定检测、一阶段数据处理、检测数据接收标志、二阶段数据处理、设置下一频段信号扫描参数并作锁定检测；本发明在扫描过程中，增加数据接收标志的检测，将中频处理板的数据处理拆分成2个部分，当数据接收标志为Y时，开始二阶段数据处理，并在二阶段数据处理的同时向射频前端设置下一频段扫描参数以及作信号锁定检测，相对于现有的串行扫描方式，从二阶段数据处理时开始采用并行处理，即射频前端和中频处理板PS模块同时工作，提高了接收机内器件的资源利用率，有效提升了信号的扫描速度。

Description

一种接收机信号扫描方法

技术领域

本发明涉及无线通信接收信号扫描领域，尤其涉及一种接收机的信号扫描方法。

背景技术

随着无线电通信广泛应用于商业、军事、航空等方面。接收机的应用也随之更加广泛。接收机主要功能是对信号进行监测和接收，其通过射频前端接入信号，通过中频处理板对特定频段的信号作A\D转换后转换中频，然后进一步进行数字化等处理。

接收机具备高速有效的实时信号扫描功能，接收机现有的信号扫描技术，采取的是串行的扫描流程，其扫描流程主要是先对射频前端进行扫描设置并检测其锁定状态（即检测数据有效），然后在数据有效后，中频处理板再进行数据采集、处理和传输等操作，使得用户每扫描一个频段的数据，信号扫描的时间等于射频前端锁定的时间加上中频处理板对数据的处理时间，因此采用现有的扫描方式，前一器件处理信号时，后一器件需要等待，等至前一器件处理完后才能接着处理，使得接收机内部的器件资源利用率低，信号的扫描时间比较长。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种接收机信号扫描方法，其包括以下步骤：

S1，启动信号扫描，对射频前端设置第1频段信号扫描参数，检测射频前端信号锁定状态，若信号锁定，则将信号数据传送至中频处理板，若信号未锁定，则继续检测，其中第1频段扫描参数设置至信号锁定的耗时记为1T；

S2，一阶段数据预处理，预处理耗时记为1T¹：将锁定后的信号数据传送至中频处理板PL模块，再由中频处理板PL模块对数据作ADC模数转换，并将转换后的数字信号作FFT处理，随即将FFT处理完成后的数据存入FIFO存储器，同时，中频处理板PL模块向中频处理板PS模块发送数据接收标志；

S3，检测数据接收标志：中频处理板PS模块检测中频处理板PL模块发出的数据接收标志，若标志为Y，则表明中频处理板PL模块接收完成一帧完整的信号数据，则停止从射频前端到中频处理板PL模块的数据传送，并进入下一步骤，若标志为N，则继续检测；

S4，二阶段数据处理，处理耗时记为1T²：中频处理板PS模块将存入FIFO存储器的第1频段数据取出，存入临时存储空间，再将存入临时存储空间的一帧完整数据进行帧头、帧尾组合打包处理后，通过UDP方式发送给上位机；

S5，设置下一频段扫描参数，并作锁定检测：进行步骤S4的同时，对射频前端设置第2频段扫描参数，并开始检测射频前端信号锁定状态，该步骤从扫描参数设置到信号锁定的耗时记为2T；

S6，循环步骤S2-S5，顺序扫描设置频段，直至用户停止扫描功能。

作为优选，所述步骤S3中，设置有检测时限值t，当检测时间达到t值，无论接收到的数据标志为Y或者N，强制执行步骤S4。

作为优选，在所述步骤S4中为保证数据传送到上位机的传输速度，将一帧打包好的数据作分组传输处理，每组数据大小优选为800字节。

作为优选，对于第i频段信号的扫描，i＞1，若iT+iT¹＞（i-1）T²，则第i-1频段信号的二阶段数据处理完成后进入等待模式，若iT+iT¹＜（i-1）T²，则第i频段的一阶段数据预处理完成后进入等待模式。

本发明的有益效果在于：

本发明在中频处理板对信号数据处理过程中，增加了数据接收标志的检测步骤，将中频处理板的数据处理拆分成2个处理阶段，信号在射频前端锁定后，进入一阶段数据预处理，中频处理板PS模块检测到中频处理板PL模块发送过来的数据接收标志为Y时，然后再进入二阶段数据处理，在进入二阶段数据处理的同时向射频前端设置下一频段扫描参数以及开始信号锁定检测，相对于现有的串行扫描方式，从二阶段数据处理时开始采用并行处理，提高了接收机内器件的资源利用率，提升了扫描速度。

附图说明

图1：本发明方法实施的步骤流程图；

图2：本发明的扫描流程示意图；

图3：现有技术的扫描流程示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明，如图1所示，本发明一种接收机信号扫描方法包括：

S1，启动信号扫描，对射频前端设置第1频段信号扫描参数，检测射频前端信号锁定状态，若信号锁定，则将信号数据传送至中频处理板，若信号未锁定，则继续检测，其中第1频段扫描参数设置至信号锁定的耗时记为1T；

S2，一阶段信号数据预处理，预处理耗时记为1T¹：将锁定后的信号数据传送至中频处理板PL模块，再由中频处理板PL模块对数据作ADC模数转换，并将转换后的数字信号作FFT（快速傅里叶变换）处理，随即将FFT处理完成后的数据存入FIFO存储器，同时，中频处理板PL模块向中频处理板PS模块发送数据接收标志；

S3，检测数据接收标志：中频处理板PS模块检测中频处理板PL模块发出的数据接收标志，若标志为Y，则表明中频处理板PL模块接收完成一帧完整的信号数据，则停止从射频前端到中频处理板PL模块的数据传送，并进入下一步骤，若标志为N，则继续检测；此步骤中，设置有检测时限值t，当检测时间达到t值，无论接收到的数据标志为Y或者N，强制执行下一步骤。检测时限t的设置主要是防止当数据量过大或其他原因造成中频处理板PL模块处于长时工作状态，以至于扫描卡在此步骤导致扫描耗时较长甚至无法进行下一步。

S4，二阶段信号数据处理，处理耗时记为1T²：中频处理板PS模块将存入FIFO存储器的第1频段数据取出，存入临时存储空间，再将存入临时存储空间的一帧完整数据进行帧头、帧尾组合打包处理后，通过UDP方式发送给上位机。为保证数据传送到上位机的传输速度，将一帧打包好的数据作分组传输处理，每组数据大小优选为800字节。根据实际的扫描情况来看，每次打包得到的最大字节数远超过能够单次传输的字节数，所以需要进行分组传输处理，采用UDP的传输协议，将一帧完整数据作分组传输处理，而经过实际的反复测试，每组数据大小在800字节左右，传输速度最快且能够保证传输的稳定性。

S5，设置下一频段扫描参数，并作锁定检测：进行步骤S4的同时，对射频前端设置第2频段扫描参数，并开始检测射频前端信号锁定状态，该步骤从扫描参数设置到信号锁定的耗时记为2T；

S6，循环步骤S2-S5，顺序扫描设置频段，直至用户停止扫描功能。

中频处理板PL（program logic）模块是FPGA模块，中频处理板PS（processingsystem）模块是系统控制模块，中频处理板PL模块负责数据采集、模数转换、FFT变换等处理，中频处理板PS模块负责对数据进行特定规则的分包处理和数据上传等。

如图3所示，现有的扫描流程是串行扫描的方式，例如对第i频段的信号扫描，首先对第i频段扫描参数设置及锁定检测，确定锁定后，然后中频处理板再对第i频段数据采集、处理、发送，因此可以理解现有的扫描是为分2个阶段进行数据处理，扫描耗时是2个阶段处理耗时之和。整个扫描流程中，在射频前端被设置并在检测锁定状态时，中频处理板始终在等待射频前端锁定然后接收数据，这个时间段内，中频处理板（包括PL模块和PS模块）不处理任何数据，相当于是完全闲置的。而中频处理板在对数据处理过程中，是不接收射频前端的信号数据的，这种情况下，射频前端是处于闲置状态。这造成了现有资源的利用率不高，进而限制了扫描速度。

如图2所示，采用本发明方法，在对第1频段信号作二阶段信号数据处理的同时，开始向射频前端设置第2频段扫描参数并开始锁定检测，也就是从此处射频前端和中频处理板PS模块同时工作，两个模块开始并行处理信号数据。进一步可以理解为，通过增加数据接收标志检测把中频处理板的数据处理拆分成了2部分处理，进而将整个扫描流程变成了3部分处理，例如第i频段信号的扫描，①部分处理是对第i频段信号扫描参数设置及锁定检测，②部分处理是对第i频段作一阶段数据预处理，③部分处理是对第i频段作二阶段数据处理。在进行i频段③部分处理时并行开始第i+1频段的①部分处理，换言之上一频段③部分处理和下一频段的①部分处理同时进行，也就是说当数据接收标志为Y时，意味着射频前端和中频处理板PS模块开始并行工作处理信号数据。

并行处理一段时间后，先完成数据处理的模块器件会进入等待模式，例如对于第i频段信号的扫描，i＞1，正常情况下，若iT+iT¹＞（i-1）T²，也就是说第i频段的射频前端扫描参数设置及锁定检测的耗时iT与其一阶段数据预处理耗时T¹的耗时和长于第i-1频段的二阶段数据处理耗时（i-1）T²，则设置第i-1频段信号的二阶段数据处理完成后进入等待模式，即中频处理板PS模块处于等待状态；反之，当数据量过大时，会造成iT+iT¹＜（i-1）T²，也就是第i频段的射频前端扫描参数设置及锁定检测的耗时iT与其一阶段信号数据预处理耗时iT¹的耗时和短于第i-1频段的二阶段数据处理耗时（i-1）T²时，则设置第i频段信号的一阶段数据预处理完成后进入等待模式，即射频前端和中频处理板PL模块均处于等待状态。

本发明方法与现有技术在实际测试环境中，以100MHz-140Mhz（单频段），扫描带宽40MHz，分辨率25K为测试条件，进行测试。采用现有技术信号扫描的速度在180GHz/s左右；而采用本发明，信号扫描速度达到316GHz/s左右。在20MHz-6000Mhz（多频段），扫描带宽40MHz，分辨率25K的测试条件下，采用现有技术信号扫描速度在155GHz/s左右，而采用本发明，信号扫描速度达到261GHz/s左右。由此可以看出，本发明相对于现有的串行式信号扫描，扫描速度提升显著。并且在改变扫描参数后反复测试对比，本发明相对于现有的扫描方法，也可以稳定提高扫描速度35%以上。

Claims (4)

1.一种接收机信号扫描方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1：启动信号扫描，对射频前端设置第1频段信号扫描参数，并检测射频前端信号锁定状态，若信号锁定，则将信号数据传送至中频处理板，若信号未锁定，则继续检测，其中第1频段扫描参数设置至信号锁定的耗时记为1T；

S2：一阶段数据预处理，预处理耗时记为1T¹

将锁定后的信号数据传送至中频处理板PL模块，再由中频处理板PL模块对数据作ADC模数转换，并将转换后的数字信号作快速FFT处理，随即将FFT处理完成后的数据存入FIFO存储器，同时，中频处理板PL模块向中频处理板PS模块发送数据接收标志；

S3：检测数据接收标志

中频处理板PS模块检测中频处理板PL模块发出的数据接收标志，若标志为Y，则表明中频处理板PL模块接收完成一帧完整的信号数据，则停止从射频前端到中频处理板PL模块的数据传送，并进入下一步骤，若标志为N，则继续检测；

S4：二阶段数据处理，处理耗时记为1T²

中频处理板PS模块将存入FIFO存储器的第1频段数据取出，存入临时存储空间，再将存入临时存储空间的一帧完整数据进行帧头、帧尾组合打包处理后，通过UDP方式发送给上位机；

S5：设置下一频段扫描参数，并作锁定检测

进行步骤S4的同时，对射频前端设置第2频段扫描参数，并开始检测射频前端信号锁定状态，该步骤从扫描参数设置到信号锁定的耗时记为2T；

S6：循环步骤S2-S5，顺序扫描设置频段，直至用户停止扫描功能。

2.根据权利要求1所述的一种接收机信号扫描方法，其特征在于：所述步骤S3中，设置有检测时限值t，当检测时间达到t值，无论接收到的数据标志为Y或者N，强制执行步骤S4。

3.根据权利要求1所述的一种接收机信号扫描方法，其特征在于：在所述步骤S4中为保证数据传送到上位机的传输速度，将一帧打包好的数据作分组传输处理，每组数据大小为800字节。

4.根据权利要求1所述的一种接收机信号扫描方法，其特征在于：对于第i频段信号的扫描，i＞1，若iT+iT¹＞（i-1）T²，则第i-1频段信号的二阶段数据处理完成后进入等待模式，若iT+iT¹＜（i-1）T²，则第i频段的一阶段数据预处理完成后进入等待模式。

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