CN110855388B - 一种广播信号的多路并行生成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种广播信号的多路并行生成方法，包括以下步骤：S1：确定生成信号的总数量N，规划载波频率；S2：确定信号源S3：对信号进行FM调制，输出调制信号；S4：为各路调制信号分配通道号；S5：将各路调制信号输入多路并行实时处理模块，经处理后输出多路并行信号；S6：多路并行信号输入合路模块生成合路信号；S7：对合路信号进行移频调制。本发明针对广播频段的多信号并存场景提供了一种广播信号的多路并行生成方法，该方法可基于单个硬件平台，以较低的硬件成本，实现128个调频广播信号的并行实时生成，有效地降低硬件成本，降低设计的复杂程度。
Description
技术领域
本发明涉及无线电业务信号生成技术领域，更具体地说，是涉及一种广播信号的多路并行生成方法。
背景技术
在无线电监测、电磁频谱管理、复杂电磁环境信号仿真生成、电子侦察、电子对抗等领域，除了需要研制满足各个频段的高灵敏度接收机，信号的仿真和生成也非常重要。通常来说，复杂的电磁环境通常并存有多个信号，一般的信号生成方法，往往只针对单个信号的构造和生成，大量的信号无法在同一时刻并行生成。而现有技术为了大量信号并行生成，需要设计复杂，成本高的硬件作为支撑。
以上不足，有待改进。
发明内容
为了克服现有的技术的不足,本发明提供一种广播信号的多路并行生成方法。
本发明技术方案如下所述：
一种广播信号的多路并行生成方法，包括以下步骤：
S1：确定生成信号的总数量N，规划载波频率。
进一步的，所述总数量N不高于128。
S2：确定信号源。
进一步的，信号源为语音信号数据。
进一步的，各路信号的的带宽为200KHz，各路信号分配的频点均位于20MHz的带宽内。
进一步的，各路信号的载波频点值均为100KHz的整数倍，各路所述信号的载波间隔均大于等于200KHz。
S3：对信号进行FM调制，输出调制信号。
进一步的，FM调频的频偏设定为60KHz。
进一步的，FM调频基于DDS设计实现完成。
进一步的，各路信号调制后的采样速率为200KHz，信号带宽约150KHz。
S4：为各路调制信号分配通道号。
进一步的，各路调制信号的信道带宽为200KHz，载波频点数值为100KHz的整数倍。
进一步的，各路调制信号根据载波频率值分为两组，采用两个多路并行实时处理模块分别处理，一组的载波频率值为100KHz的奇数倍整数值，另一组的载波频率值为100KHz的偶数倍整数值。
S5：将各路调制信号输入多路并行实时处理模块，经处理后输出多路并行信号。
进一步的，每个多路并行实时处理模块最多输出128路的基带信号，其载波间隔为200KHz，两个多路并行实时处理模块输出信号的总带宽为20MHz。
再进一步的，多路并行信号的载频位置交错分布。
上述的一种广播信号的多路并行生成方法，多路并行实时处理模块的实现步骤：
S501.将调制信号从输入端口输入；
S502.经过FFT运算处理模块的运算处理，并行输出各路信号；
S503.各路信号分别复乘一个复数因子，数值为
其中i为所述通道号；
S504.对各个通道进行滤波处理；
S505.各通道信号分别复乘一个复数因子，数值为(-1)m，其中m为各个通道的输入信号序号；
S506.对各个通道进行内插处理；
S507.将各通道信号合并输出所述多路并行信号。
S6：多路并行信号输入合路模块生成合路信号。
进一步的，合路信号为IQ矢量形式，采样速率为51.2MHz。
进一步的，将两个合路模块的输出信号进行相加，生成单个合路信号。
S7：对合路信号进行移频调制。
进一步的，合路信号采用正交上变频实现移频调制。
再进一步的，合路信号进行内插处理。
进一步的，分别将合路信号的I、Q两路基带信号通过DAC输出到模拟域，使用正交调制器件实现上变频操作。
根据上述方案的本发明，其有益效果在于，本发明针对广播频段的多信号并存场景提供了一种广播信号的多路并行生成方法，该方法可基于单个硬件平台，以较低的硬件成本，实现128个调频广播信号的并行实时生成，有效地降低硬件成本，降低设计的复杂程度。
同时该方法并不局限于广播频段，可广泛应用于无线电监测、电磁频谱管理、电磁信号仿真生成、电子侦察、电子对抗等技术领域，可推广至160M的水上通信频段、350M的集群通信频段及400M的模拟和数字对讲机频段，这些特定业务频段均存在几十路甚至上百个业务信道，只要满足多个信号的信道带宽相同，信道等间隔分布，均可使用该方法生成多路信号。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的流程图。
图2为多路信号并行化处理的具体实现流程图。
图3为多路信号的频谱分布示意图。
图4为多路信号时域波形生成示意图。
图5为多路信号频域波形生成示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种广播信号的多路并行生成方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1：确定生成信号的总数量N，规划载波频率。总数量N的数值不高于128。
S2：确定信号源。
在广播业务领域，所述信号源通常为语音信号数据。从信号仿真的角度说，可采用N首歌曲的WAV文件数据作为信号源，从其中提取各语音信号。语音信号的采样速率为22050Hz，语音信号可进行速率转换、内插和滤波处理，上采样至200KHz。
各路信号的的带宽为200KHz，各路信号分配的频点均位于20MHz的带宽内。
在某一实施例中，信号源的带宽为88MHz-108MHz，载波频点值均为100KHz的整数倍，同时各路信号载波间隔均大于等于200KHz。
S3：对信号进行FM调制，输出调制信号。
可对信号以数字域的数字方式进行FM调制，数字域FM调制可基于DDS(DirectDigital Synthesizer)设计实现完成，属于本领域的成熟的现有技术，本领域技术人员能够清楚了解本技术，在此不再进行赘述。
FM调频的频偏设定为60KHz，各路信号调制后的采样速率为200KHz，信号带宽约150KHz。
S4：为各路调制信号分配通道号。
根据各路信号的载频，为各路信号分配通道号。各路调制信号的信道带宽为200KHz，载波频点数值为100KHz的整数倍。
在某一实施例中，将各路调制信号根据载波频率值分为两组，采用两个多路并行实时处理模块分别处理，一组的载波频率值为100KHz的奇数倍整数值，另一组的载波频率值为100KHz的偶数倍整数值，分别输入两个多路并行实时处理模块。
S5：将各路调制信号输入多路并行实时处理模块，经处理后输出多路并行信号。
根据分配的通道号，将各路信号分别送入多路并行实时处理模块的各个输入端口，多路并行实时处理模块的工作原理是基于FFT快速傅里叶变换、滤波及内插算法，实现对多路信号的并行实时处理。
在某一实施例中，对于调频广播而言，因为每个广播信号的信道带宽为200KHz，载波频点值为100KHz的整数倍，因此采用两个多路并行实时处理模块。每个多路并行实时处理模块最多可输出128路广播的基带信号，载波间隔为200KHz，输出信号的总带宽为20MHz。
两个多路并行实时处理模块的输出的各个信号的载频位置是交错分布的，在某一实施例中，第一个多路并行实时处理模块输出的多路广播信号的载波频点为±100KHz，±300KHz，±500KHz，…；第二个多路并行实时处理模块，输出的多路广播信号的载波频点为0KHz，±200KHz，±400KHz，…。这样就可实现每个广播信号的信道带宽为200KHz，同时满足广播信号载波频点值可为100KHz的整数倍。
为避免相邻频点的广播信号出现频谱的重叠，预先需要规划好所有广播信道的频点配置，如图3所示。
如图2所示，多路并行实时处理模块的实现步骤：
S501.将调制信号从输入端口输入。
输入端口共256个，其中65-192端口供输入调频信号使用。1-64，193-256空置，输入常数值始终为0。
S502.经过FFT运算处理模块的运算处理，并行输出各路信号。
该FFT运算处理模块为256点的FFT运算处理模块，能并行输出256路信号。
S503.各路信号分别复乘一个复数因子，数值为
其中i为通道号，i＝0，1，2，3，4，…，255。
S504.对各个通道进行滤波处理。
一共有256个通道，每个通道使用FIR滤波器进行滤波处理。该滤波器的通带截止频率为100KHz，阻带截止频率为150KHz，滤波器阶数为4096阶，滤波器系数为ci，i＝0，1，2，4，…，4095。具体来说，第一个通道的滤波器系数为c0，c256，c512，…，c3840；第二个通道的滤波器系数为c1，c257，c513，…，c3841；第三个通道的c2，c258，c514，…，c3842；…，第256个通道的滤波器系数为c255，c511，c767，…，c4095。
S505.各通道信号分别复乘一个复数因子，数值为(-1)m，其中m为各个通道的输入信号序号，即按照各通道输入的样点数据流，依次交替乘以1或-1。
S506.对各个通道进行内插处理。
各个通道进行内插处理，内插256倍，因此内插后的数据速率提升至51.2MHz。具体的，内插通过补255个零来实现。
S507.将各通道信号合并输出所述多路并行信号。
将256个通道的信号进行内插处理后再分别进行延迟处理，并输出最终结果。在实际操作上，等效于在51.2MHz的时钟速率上，轮流依次采样S505的256个输出端口，从而形成最终的输出信号。
S6：多路并行信号输入合路模块生成合路信号。
将两个合路模块的输出进行相加，生成单个合路信号。
合路输出的信号为IQ矢量形式，数据速率提升256倍，采样速率因此变为200KHz×256＝51.2MHz。
因为预先针对各路广播信号的频点分布进行配置，所以不存在频谱混叠问题，因此时域信号的合并并不会造成频谱的混叠。
以10路并行信号为例，如图4所示。
S7：对合路信号进行移频调制。
合路后的信号从整体而言仍在基带，其中心频率仍在零频位置，需要调制到指定的载波频率，设定调制后载波频率为98MHz。该正交调制可在数字域或模拟域完成。
在某一实施例中，调频广播的频段为88MHz-108MHz，则可移频至98MHz位置。
调频可以在数字域上采用正交上变频实现，不过需要先将合路信号进行内插处理，使其满足采样定理的要求；调频也可以在模拟域上实现，分别将合路信号的I、Q两路基带信号通过DAC输出到模拟域，使用正交调制器件实现上变频操作。以上两种移频技术均为属于本领域的成熟的现有技术，本领域技术人员能够清楚了解本技术，在此不再进行赘述。
本发明针对广播频段的多信号并存场景提供了一种广播信号的多路并行生成方法，该方法可基于单个硬件平台，以较低的硬件成本，实现128个调频广播信号的并行实时生成，有效地降低硬件成本，降低设计的复杂程度。
同时该方法并不局限于广播频段，可广泛应用于无线电监测、电磁频谱管理、电磁信号仿真生成、电子侦察、电子对抗等技术领域，可推广至160M的水上通信频段、350M的集群通信频段及400M的模拟和数字对讲机频段，这些特定业务频段均存在几十路甚至上百个业务信道，只要满足多个信号的信道带宽相同，信道等间隔分布，均可使用该方法生成多路信号。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种广播信号的多路并行生成方法，其特征在于，
包括以下步骤：
S1：确定生成信号的总数量N，规划载波频率；
S2：确定信号源；
S3：对信号进行FM调制，输出调制信号；
S4：为各路调制信号分配通道号；
S5：将各路调制信号输入多路并行实时处理模块，经处理后输出多路并行信号；
多路并行实时处理模块的实现步骤：
S501.将调制信号从输入端口输入；
S502.经过FFT运算处理模块的运算处理，并行输出各路信号；
S503.各路信号分别复乘一个复数因子，数值为
其中i为所述通道号；
S504.对各个通道进行滤波处理；
S505.各通道信号分别复乘一个复数因子，数值为(-1)m，其中m为各个通道的输入信号序号；
S506.对各个通道进行内插处理；
S507.将各通道信号合并输出所述多路并行信号；
预先需要规划好所有广播信道的频点配置，两个多路并行实时处理模块的输出的各个信号的载频位置是交错分布的；
S6：多路并行信号输入合路模块生成合路信号；
S7：对合路信号进行移频调制。
2.根据权利要求1中所述的一种广播信号的多路并行生成方法，其特征在于，所述总数量N不高于128。
3.根据权利要求1中所述的一种广播信号的多路并行生成方法，其特征在于，各路信号的带宽为200KHz，各路信号分配的频点均位于20MHz的带宽内。
4.根据权利要求1中所述的一种广播信号的多路并行生成方法，其特征在于，各路调制信号的信道带宽为200KHz，载波频点数值为100KHz的整数倍。
5.根据权利要求1中所述的一种广播信号的多路并行生成方法，其特征在于，各路调制信号根据载波频率值分为两组，采用两个多路并行实时处理模块分别处理，一组的载波频率值为100KHz的奇数倍整数值，另一组的载波频率值为100KHz的偶数倍整数值。
6.根据权利要求1中所述的一种广播信号的多路并行生成方法，其特征在于，多路并行信号的载频位置交错分布。
7.根据权利要求1中所述的一种广播信号的多路并行生成方法，其特征在于，合路信号为IQ矢量形式。
8.根据权利要求1中所述的一种广播信号的多路并行生成方法，其特征在于，合路信号采用正交上变频实现移频调制。
9.根据权利要求1中所述的一种广播信号的多路并行生成方法，其特征在于，每个多路并行实时处理模块最多输出128路的基带信号，其载波间隔为200KHz，两个多路并行实时处理模块输出信号的总带宽为20MHz。
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