CN111510173A - 一种多通道电台接收信号分离方法、装置及模拟电台主机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无线电技术领域，提供了一种多通道电台接收信号分离方法、装置及模拟电台主机，用于对同步接收的多通道电台信号进行分离处理。方法包括：将并行多通道射频数字信号在数字域分别进行多路数字下变频处理，输出多通道基带信号；将多通道基带信号分别输入对应的积分梳状滤波器进行抽取降速处理，输出多通道低速率信号；将多通道低速率信号分别输入对应的第一级有限冲激响应滤波器、第二级有限冲激响应滤波器进行滤波处理，输出多通道宽带射频信号；将多通道宽带射频信号同步进行数字自动增益处理，输出频率稳定且幅度相等的多通道电台信号；将多通道电台信号进行等幅报解调处理，分别输出对应的高低电平比特流或16比特流数据。
Description
技术领域
本发明属于无线电技术领域，尤其涉及一种多通道电台接收信号分离方法、装置及模拟电台主机。
背景技术
报务训练系统中，模拟电台主机根据实际情况可能同时接收多个电台用户发送的摩尔斯码信号，现有技术中存在多通道电台信号相互干扰影响教员进行收报训练，因而为了减少信号间相互干扰，实现高效的报务训练，需要对同步接收的多通道摩尔斯码信号进行分离处理。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种多通道电台接收信号分离方法、装置及模拟电台主机，以解决现有技术中多通道电台信号相互干扰影响教员收报训练的问题。
第一方面，本发明提供了一种多通道电台接收信号分离方法，包括：
将并行的多通道射频数字信号在数字域分别进行多路数字下变频处理，以减小数字信号带宽实现频谱搬移，输出得到对应的多通道基带信号；
将所述多通道基带信号分别输入对应的积分梳状滤波器进行抽取降速处理，输出得到对应的多通道低速率信号；
将所述多通道低速率信号分别输入对应的第一级有限冲激响应滤波器、第二级有限冲激响应滤波器进行滤波处理，输出得到对应的多通道宽带射频信号；
将所述多通道宽带射频信号同步进行数字自动增益处理，输出频率稳定且幅度相等的多通道电台信号；
将所述多通道电台信号进行等幅报解调处理，分别输出对应的高低电平比特流或16比特流数据。
进一步地，所述将并行的多通道射频数字信号在数字域分别进行多路数字下变频处理，以减小数字信号带宽实现频谱搬移，输出得到对应的多通道基带信号之前，所述方法还包括：
由天线同步接收的多通道摩尔斯码射频信号输入射频接收链路的信号幅度调理处理，输出对应的多通道射频信号，所述摩尔斯码射频信号是模拟信号；
将多通道射频信号输入模/数转换器进行信号模数转换处理，输出对应并行的多通道射频数字信号。
进一步地，所述将所述多通道电台信号进行等幅报解调处理，分别输出对应的高低电平比特流或16比特流数据之后，所述方法还包括：
将所述高低电平比特流输入摩尔斯码接收识别模块进行摩尔斯码的译码识别处理，所述高低电平比特流为0和1组成的比特流。
进一步地，所述将所述多通道电台信号进行等幅报解调处理，分别输出对应的高低电平比特流或16比特流数据之后，所述方法还包括：
将所述16比特流数据输入音频接口进行模拟话音调制解调，从而将所述多通道电台信号对应的语音分别播放出来。
第二方面，本发明还提供一种多通道电台接收信号分离装置，包括：
数字下变频处理模块，用于将并行的多通道射频数字信号在数字域分别进行多路数字下变频处理，以减小数字信号带宽实现频谱搬移，输出得到对应的多通道基带信号；
抽取降速处理模块，用于将所述多通道基带信号分别输入对应的积分梳状滤波器进行抽取降速处理，输出得到对应的多通道低速率信号；
有限冲激响应滤波处理模块，用于将所述多通道低速率信号分别输入对应的第一级有限冲激响应滤波器、第二级有限冲激响应滤波器进行滤波处理，输出得到对应的多通道宽带射频信号；
数字自动增益处理模块，用于将所述多通道宽带射频信号同步进行数字自动增益处理，输出频率稳定且幅度相等的多通道电台信号；
等幅报解调处理模块，用于将所述多通道电台信号进行等幅报解调处理，分别输出对应的高低电平比特流或16比特流数据。
进一步地，所述装置还包括：
接收及信号幅度调理处理模块，用于由天线同步接收的多通道摩尔斯码射频信号输入射频接收链路的信号幅度调理处理，输出对应的多通道射频信号，所述摩尔斯码射频信号是模拟信号；
模数转换处理模块，用于将多通道射频信号输入模/数转换器进行信号模数转换处理，输出对应并行的多通道射频数字信号。
进一步地，所述装置还包括：
摩尔斯码译码识别处理模块，用于将所述高低电平比特流输入摩尔斯码接收识别模块进行摩尔斯码的译码识别处理，所述高低电平比特流为0和1组成的比特流。
进一步地，所述装置还包括：
语音播放模块，用于将所述16比特流数据输入音频接口进行模拟话音调制解调，从而将所述多通道电台信号对应的语音分别播放出来。
第三方面，本发明还提供一种模拟电台主机，包括处理器，其中，所述模拟电台主机在实现多通道电台接收信号分离处理时所述处理器执行上述多通道电台接收信号分离方法。
本发明实施例，通过将并行多通道射频数字信号在数字域分别进行多路数字下变频处理，输出多通道基带信号；将多通道基带信号分别输入对应的积分梳状滤波器进行抽取降速处理，输出对应的多通道低速率信号；将多通道低速率信号分别输入对应的第一级有限冲激响应滤波器、第二级有限冲激响应滤波器进行滤波处理，输出多通道宽带射频信号；将多通道宽带射频信号同步进行数字自动增益处理，输出频率稳定且幅度相等的多通道电台信号；将多通道电台信号进行等幅报解调处理，分别输出对应的高低电平比特流或16比特流数据，解决了现有技术中存在多通道电台信号相互干扰影响教员进行收报训练的问题，对同步接收的多通道摩尔斯码信号进行分离处理，减少信号间相互干扰，提高了接报报务训练效果。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的多通道电台接收信号分离方法实施例的流程图；
图2是本发明提供的多通道电台接收信号分离方法另一实施例的流程图；
图3是本发明提供的多通道电台接收信号分离装置的组成结构图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
如图1所示，图1是本发明提供的多通道电台接收信号分离方法实施例的流程图，多通道电台接收信号分离方法包括：
S11、将并行的多通道射频数字信号在数字域分别进行多路数字下变频处理，以减小数字信号带宽实现频谱搬移，输出得到对应的多通道基带信号。
现有模拟电台的要求，带通采样的带宽越宽电台处理器对不同信号的适应性越好，采样速率的提高可以提高采样量化的信噪比。但是，带通采样的带宽增加和采样速率的提高会导致采样数据流速率的提高，使得后续的处理速率和吞吐量难以满足实时性要求，所以有必要对中频带通采样以后的数据流进行降速处理。
本发明的实施方式，针对并行信号处理和多速率信号处理在数字域内进行降速处理提供了切实可行的途径，对于模拟电台而言，并行信号处理是在数字域进行多路下变频处理，从而减小数字信号的带宽目的。本发明将并行的多通道射频数字信号在数字域分别进行多路数字下变频处理，以减小数字信号带宽实现频谱搬移，输出得到对应的多通道基带信号。
具体的，数字下变频中最核心的是数控振荡器，也称直接数字频率合成直接数字频率合成。直接数字频率合成器主要由相位累加器、正余弦查找表组成，相位累加器的相位值在系统工作时钟的作用下每次以相位累加因子为步进进行相加。相位累加器的输出相位值作为正弦查找表的地址输入，如果要设置初始相位，则可以通过初始相位输入来设置相位初始值，将相位累加器的输出相位与相位初始值两者之和作为正弦查找表的地址输入，在正弦查找表里，该地址处存放的就是该相位值对应的正弦值；这样就完成相位和幅度的转换。
通过设置不同的相位累加因子及不同的正弦查找表数值可以产生不同频率的正弦波。直接数字频率合成信号发生器输出的最高工作频率是直接数字频率合成工作时钟的1/2，N决定，分辨率计算公式为：fS/2N，fS为采样频率，直接数字频率合成输出的频率＝频率控制字/2N*采样频率。
本发明将模数转换后的射频数字信号与直接数字频率合成产生的正余弦信号相乘，即进行数字正交混频，可实现频谱搬移。只需将直接数字频率合成的频率与信号中心频率相等，就能将信号频谱搬移到基带，实现频谱搬移得到对应的多通道基带信号，以符合后续的处理速率和吞吐量的实时性要求。
S12、将所述多通道基带信号分别输入对应的积分梳状滤波器进行抽取降速处理，输出得到对应的多通道低速率信号。
经过步骤S1经过数字正交下变频后，零频附近出现了基带信号的频谱，同时2倍频附近也出现了频谱，但实际环境中还存在别的频率干扰，必须进行滤波，把基带信号外的频率分量滤除。由于数字下变频后的速率比较高，无法直接进行有限冲激响应滤波，本发明将所述多通道基带信号分别输入对应的积分梳状滤波器，将高采样率降低到适合基带滤波及后续处理的速率。其中，将高速率信号降为低速率信号的过程称为抽取处理，从而得到对应的多通道低速率信号，数据的抽取是把原始采样序列x(n)每隔D-1个数据抽取一个数据，以形成一个新的序列，其中D为抽取倍数，n为自然数。
具体实施时，短波电台信道带宽为3KHz，即单个电台的信号带宽最大为3KHz，而模/数转换器采样率为122.88MHz，数字下变频后如果直接进行低通滤波，则几乎是不可能的，所需乘法器资源极大，因此必须进行降速处理，将采样率降为48KHz，即总的抽取倍数为2560倍。考虑将2560抽取倍数分解在多个模块中。积分梳状滤波器的级数初步定为5级，抽取倍数为320倍，则可将采样率降为384KHz。
S13、将所述多通道低速率信号分别输入对应的第一级有限冲激响应滤波器、第二级有限冲激响应滤波器进行滤波处理，输出得到对应的多通道宽带射频信号。
根据采样定理可知，对于确定的采样频率fs，信号的带宽最大为fs/2，否则将导致频谱混叠。经过步骤S2中的D倍抽取后，信号的无混叠带宽为fs/(2D)，当x(n)含有大于fs/(2D)的带宽时，将导致频谱混叠，进一步导致无法恢复出x(n)。因此由于是宽带采样，采样后的信号带宽一般很宽，需进一步进行低通滤波处理。
具体的，由于有限冲激响应滤波器的旁瓣抑制能力及不需要乘法器的特点，本发明将采用多级有限冲激响应滤波器进行低通滤波处理，将多通道低速率信号依次分别输入2级有限冲激响应滤波器，即分别对应的第一级有限冲激响应滤波器、第二级有限冲激响应滤波器进行滤波处理，输出得到对应的多通道宽带射频信号。
具体实施时，有限冲激响应滤波器考虑分为2级，第一级有限冲激响应滤波器通带设为12.5KHz，阻带设为20KHz，通带波纹设为0.3dB，阻带衰减设为60dB，时钟频率是采样率的320倍，充分利用资源复用的思想，只需要一个乘法器资源即可完成滤波运算。滤波后抽取8倍，速率降为48KHz，不会造成频谱混叠。第二级有限冲激响应滤波器将通带设为3KHz，阻带设为3.6KHz，通带波纹设置为0.3dB，阻带衰减设置为60dB，阶数也不高，用一个乘法器资源就可以完成滤波运算，本发明通常采用多级有限冲激响应滤波级联的方式以增大旁瓣衰减，以解决频谱混叠问题。
S14、将所述多通道宽带射频信号同步进行数字自动增益处理，输出频率稳定且幅度相等的多通道电台信号。
对高动态范围的宽带射频信号来说，射频部分难以做到同功率输出给模/数转换器，因此抽取滤波后的基带信号功率变化范围较大，影响解调门限的确定，并可能进一步加大了摩尔斯码译码误码率，因此很有必要在上述抽取滤波操作后加入数字自动增益控制，使得送入解调模块的信号功率基本相同。本发明将所述多通道宽带射频信号同步进行数字自动增益处理，输出频率稳定且幅度相等的多通道电台信号。
具体的，自动增益控制是指使放大电路的增益自动地随信号强度而调整的自动控制方法，本发明采用自动增益控制是对数式自动增益控制，收敛时间仅取决于步长因子，收敛时间较好控制，即将信号的平均功率进行对数运算，与目标值的对数值做差。当平均功率小于目标功率时，增益控制字增大，当平均功率大于目标功率时，增益控制字减小，以此稳定自动增益控制的输出功率；通过对不同频率和幅度的信号，经过自动增益控制处理后，不同频率的信号输出幅度基本相等。
S15、将所述多通道电台信号进行等幅报解调处理，分别输出对应的高低电平比特流或16比特流数据。
具体的，本发明还将所述多通道电台信号进行等幅报解调处理，分别输出对应的高低电平比特流或16比特流数据。
进一步地，所述将所述多通道电台信号进行等幅报解调处理，分别输出对应的高低电平比特流或16比特流数据之后，所述方法还包括：
将所述高低电平比特流输入摩尔斯码接收识别模块进行摩尔斯码的译码识别处理，所述高低电平比特流为0和1组成的比特流。
进一步地，所述将所述多通道电台信号进行等幅报解调处理，分别输出对应的高低电平比特流或16比特流数据之后，所述方法还包括：
将所述16比特流数据输入音频接口进行模拟话音调制解调，从而将所述多通道电台信号对应的语音分别播放出来。
其中，等幅报解调处理输出有两种格式，一种是高低电平比特流，送入摩尔斯码译码识别模块，另一种是16比特数据，由报务受训学员选择是否需要输入音频接口语音播放出来。
本发明还一种模拟电台主机，包括处理器，其中，所述模拟电台主机在实现多通道电台接收信号分离处理时所述处理器执行如上述多通道电台接收信号分离方法。
参照图2所示，本发明多通道电台接收信号分离方法的另一实施例中，所述多通道电台接收信号分离方法包括：
S21、由天线同步接收的多通道摩尔斯码射频信号输入射频接收链路的信号幅度调理处理，输出对应的多通道射频信号，所述摩尔斯码射频信号是模拟信号。
具体的，为支持同时接收处理多个电台用户的摩尔斯码射频信号，射频部分拟采用短波宽带接收，射频链路主要由大信号衰减器、宽带滤波器、低噪放和可变增益放大器组成，射频接收链路输出的幅度控制在-20dBm～0dBm之间，其中，可变增益放大器由模拟电台主机的处理器进行控制。本发明射频接收链路主要由大信号限幅器、低噪声放大器、低通滤波器和可变增益放大器组成。本发明通过射频链路增益控制进行信号幅度调理处理、使大信号适当衰减，小信号不衰减以减少量化噪声，确保射频和模/数转换不饱和，输出对应的多通道射频信号适应于后续的分离处理过程。
S22、将多通道射频信号输入模/数转换器进行信号模数转换处理，输出对应并行的多通道射频数字信号。
将摩尔斯码射频信号经过射频接收链路后再经信号调理处理后，输入模/数转换器，具体的实施时模/数转换器采样率设为122.88MHz，经过模数转换后将得到的多通道射频数字信号进行后续的数字信号处理。
S23、将并行的多通道射频数字信号在数字域分别进行多路数字下变频处理，以减小数字信号带宽实现频谱搬移，输出得到对应的多通道基带信号。
S24、将所述多通道基带信号分别输入对应的积分梳状滤波器进行抽取降速处理，输出得到对应的多通道低速率信号。
S25、将所述多通道低速率信号分别输入对应的第一级有限冲激响应滤波器、第二级有限冲激响应滤波器进行滤波处理，输出得到对应的多通道宽带射频信号。
S26、将所述多通道宽带射频信号同步进行数字自动增益处理，输出频率稳定且幅度相等的多通道电台信号。
S27、将所述多通道电台信号进行等幅报解调处理，分别输出对应的高低电平比特流或16比特流数据。
上述步骤S23至S27的具体实施过程如上述步骤S1至S5，在此不作赘述。
参照图3所示，本发明还提供一种多通道电台接收信号分离装置，所述装置包括：
11、数字下变频处理模块，用于将并行的多通道射频数字信号在数字域分别进行多路数字下变频处理，以减小数字信号带宽实现频谱搬移，输出得到对应的多通道基带信号。
12、抽取降速处理模块，用于将所述多通道基带信号分别输入对应的积分梳状滤波器进行抽取降速处理，输出得到对应的多通道低速率信号。
13、有限冲激响应滤波处理模块，用于将所述多通道低速率信号分别输入对应的第一级有限冲激响应滤波器、第二级有限冲激响应滤波器进行滤波处理，输出得到对应的多通道宽带射频信号。
14、数字自动增益处理模块，用于将所述多通道宽带射频信号同步进行数字自动增益处理，输出频率稳定且幅度相等的多通道电台信号。
15、等幅报解调处理模块，用于将所述多通道电台信号进行等幅报解调处理，分别输出对应的高低电平比特流或16比特流数据。
进一步地，所述装置还包括：
接收及信号幅度调理处理模块，用于由天线同步接收的多通道摩尔斯码射频信号输入射频接收链路的信号幅度调理处理，输出对应的多通道射频信号，所述摩尔斯码射频信号是模拟信号。
模数转换处理模块，用于将多通道射频信号输入模/数转换器进行信号模数转换处理，输出对应并行的多通道射频数字信号。
进一步地，所述装置还包括：
摩尔斯码译码识别处理模块，用于将所述高低电平比特流输入摩尔斯码接收识别模块进行摩尔斯码的译码识别处理，所述高低电平比特流为0和1组成的比特流。
进一步地，所述装置还包括：
语音播放模块，用于将所述16比特流数据输入音频接口进行模拟话音调制解调，从而将所述多通道电台信号对应的语音分别播放出来。
本发明多通道电台接收信号分离装置具体实施时参见上述多通道电台接收信号分离方法实施例的具体实施方式，在此不作赘述。
综上所述，本发明实施例提供的多通道电台接收信号分离方法将多通道基带信号分别输入对应的积分梳状滤波器进行抽取降速处理，输出对应的多通道低速率信号。将多通道低速率信号分别输入对应的第一级有限冲激响应滤波器、第二级有限冲激响应滤波器进行滤波处理，输出多通道宽带射频信号。将多通道宽带射频信号同步进行数字自动增益处理，输出频率稳定且幅度相等的多通道电台信号。将多通道电台信号进行等幅报解调处理，分别输出对应的高低电平比特流或16比特流数据，解决了现有技术中存在多通道电台信号相互干扰影响教员进行收报训练的问题，对同步接收的多通道摩尔斯码信号进行分离处理，减少信号间相互干扰，提高了接报报务训练效果。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种多通道电台接收信号分离方法，其特征在于，包括：
将并行的多通道射频数字信号在数字域分别进行多路数字下变频处理，以减小数字信号带宽实现频谱搬移，输出得到对应的多通道基带信号；
将所述多通道基带信号分别输入对应的积分梳状滤波器进行抽取降速处理，输出得到对应的多通道低速率信号；
将所述多通道低速率信号分别输入对应的第一级有限冲激响应滤波器、第二级有限冲激响应滤波器进行滤波处理，输出得到对应的多通道宽带射频信号；
将所述多通道宽带射频信号同步进行数字自动增益处理，输出频率稳定且幅度相等的多通道电台信号；
将所述多通道电台信号进行等幅报解调处理，分别输出对应的高低电平比特流或16比特流数据。
2.如权利要求1所述多通道电台接收信号分离方法，其特征在于，所述将并行的多通道射频数字信号在数字域分别进行多路数字下变频处理，以减小数字信号带宽实现频谱搬移，输出得到对应的多通道基带信号之前，所述方法还包括：
由天线同步接收的多通道摩尔斯码射频信号输入射频接收链路的信号幅度调理处理，输出对应的多通道射频信号，所述摩尔斯码射频信号是模拟信号；
将多通道射频信号输入模/数转换器进行信号模数转换处理，输出对应并行的多通道射频数字信号。
3.如权利要求1所述多通道电台接收信号分离方法，其特征在于，所述将所述多通道电台信号进行等幅报解调处理，分别输出对应的高低电平比特流或16比特流数据之后，所述方法还包括：
将所述高低电平比特流输入摩尔斯码接收识别模块进行摩尔斯码的译码识别处理，所述高低电平比特流为0和1组成的比特流。
4.如权利要求1所述多通道电台接收信号分离方法，其特征在于，所述将所述多通道电台信号进行等幅报解调处理，分别输出对应的高低电平比特流或16比特流数据之后，所述方法还包括：
将所述16比特流数据输入音频接口进行模拟话音调制解调，从而将所述多通道电台信号对应的语音分别播放出来。
5.一种多通道电台接收信号分离装置，其特征在于，包括：
数字下变频处理模块，用于将并行的多通道射频数字信号在数字域分别进行多路数字下变频处理，以减小数字信号带宽实现频谱搬移，输出得到对应的多通道基带信号；
抽取降速处理模块，用于将所述多通道基带信号分别输入对应的积分梳状滤波器进行抽取降速处理，输出得到对应的多通道低速率信号；
有限冲激响应滤波处理模块，用于将所述多通道低速率信号分别输入对应的第一级有限冲激响应滤波器、第二级有限冲激响应滤波器进行滤波处理，输出得到对应的多通道宽带射频信号；
数字自动增益处理模块，用于将所述多通道宽带射频信号同步进行数字自动增益处理，输出频率稳定且幅度相等的多通道电台信号；
等幅报解调处理模块，用于将所述多通道电台信号进行等幅报解调处理，分别输出对应的高低电平比特流或16比特流数据。
6.如权利要求5所述多通道电台接收信号分离装置，其特征在于，所述装置还包括：
接收及信号幅度调理处理模块，用于由天线同步接收的多通道摩尔斯码射频信号输入射频接收链路的信号幅度调理处理，输出对应的多通道射频信号，所述摩尔斯码射频信号是模拟信号；
模数转换处理模块，用于将多通道射频信号输入模/数转换器进行信号模数转换处理，输出对应并行的多通道射频数字信号。
7.如权利要求5所述多通道电台接收信号分离装置，其特征在于，所述装置还包括：
摩尔斯码译码识别处理模块，用于将所述高低电平比特流输入摩尔斯码接收识别模块进行摩尔斯码的译码识别处理，所述高低电平比特流为0和1组成的比特流。
8.如权利要求5所述多通道电台接收信号分离装置，其特征在于，所述装置还包括：
语音播放模块，用于将所述16比特流数据输入音频接口进行模拟话音调制解调，从而将所述多通道电台信号对应的语音分别播放出来。
9.一种模拟电台主机，包括处理器，其特征在于，所述模拟电台主机在实现多通道电台接收信号分离处理时所述处理器执行如权利要求1至4任一项所述多通道电台接收信号分离方法。
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2020
- 2020-04-24 CN CN202010330673.9A patent/CN111510173B/zh active Active
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| CN116128064A (zh) * | 2023-04-12 | 2023-05-16 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 量子位状态读取电路、测控电路、量子计算机 |
| CN116128064B (zh) * | 2023-04-12 | 2023-12-12 | 本源量子计算科技（合肥）股份有限公司 | 量子位状态读取电路、测控电路、量子计算机 |
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| CN111510173B (zh) | 2021-09-28 |
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