CN112737619B - 一种全开环pcm-dpsk-fm安控接收机设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种全开环PCM‑DPSK‑FM安控接收机设计方法，属于数字通信领域。该方法包括以下步骤：S1、将中频信号，变为零中频的I和Q信号；S2、得到解调后的调频副载波信号；S3、对安控体制PCM‑DPSK‑FM进行完整接收解调。本发明充分利用PCM‑DPSK‑FM具有副载波码率是原始码率的整数倍特点，而且在一个DPSK码元内由副载波组成的波形总是正负交替，且在一个DPSK码元内不会出现载波反相，只在不同DPSK码元之间才可能出现码元翻转的特点，去掉调相解调所需的锁相环路环节实现非相干调相解调。

Description

一种全开环PCM-DPSK-FM安控接收机设计方法
技术领域
本发明属于数字通信领域，涉及一种全开环PCM-DPSK-FM安控接收机设计方法。
背景技术
传统安控体制PCM-DPSK-FM使用调频副载波加调相处理的调制结构，通常采用相干解调算法，其中包含有FM体制调频副载波解调和DPSK体制的差分调相解调环节，一般采用环路设计实现相应解调。由于环路设计过程需要考虑环路参数控制，环路稳定性控制，具有较高的计算复杂度，对硬件资源要求较高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种全开环PCM-DPSK-FM安控接收机设计方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种全开环PCM-DPSK-FM安控接收机设计方法，包括以下步骤：
S1、将中频信号，变为零中频的I和Q信号；
S2、得到解调后的调频副载波信号；
所述步骤S2具体为：将零中频的I和Q信号经鉴频处理后，得到解调出的调频副载波信号，该调频副载波信号包括DPSK的调相信息；
具体实现步骤为：利用本地产生的副载波，再经多路移相输出，相邻两路之间的相差固定，再将多路不同副载波的信号与接收到的经过DPSK调制的数据波形进行相关求和，根据每一个DPSK码元内的绝对值求出最大值，从而选择识别出原始DPSK数据位的数据翻转位置，从而确定DPSK信号的位同步；
S3、对安控体制PCM-DPSK-FM进行完整接收解调。
进一步，所述步骤S1具体为：
对输入的70MHz中频信号，经固定频率的70MHz本地数字控制振荡器NCO后变为零中频的I和Q信号。
进一步，所述步骤S3具体为：
确定DPSK信号的绝对最大数据值分支，再根据求绝对值前的数据符号，得到相应DPSK数据位的PCM数据值，将所述DPSK信号的位同步和PCM数据值，输出到后端的帧同步环节，实现安控体制PCM-DPSK-FM的完整接收解调。
基于上述方法的一种全开环PCM-DPSK-FM安控接收机，包括AD采样单元1、正交混频单元2、低通滤波单元3、微分鉴频单元4、本地副载波产生单元5、多路移相输出单元6、相关求和及信号位同步确定单元7和帧同步及安控指令识别单元8；
所述AD采样单元1与正交混频单元2信号连接；
所述正交混频单元2一端与AD采样单元1信号连接，另一端与低通滤波单元3信号连接；
所述低通滤波单元3一端与正交混频单元2信号连接，另一端与微分鉴频单元4信号连接；
所述微分鉴频单元4一端与低通滤波单元3信号连接，另一端与相关求和及信号位同步确定单元7信号连接；
所述本地副载波产生单元5与多路移相输出单元6信号连接；
所述多路移相输出单元6一端与本地副载波产生单元5信号连接，另一端与相关求和及信号位同步确定单元7信号连接；
所述相关求和及信号位同步确定单元7分别与多路移相输出单元6、微分鉴频单元4和帧同步及安控指令识别单元8信号连接；
所述帧同步及安控指令识别单元8与相关求和及信号位同步确定单元7信号连接。
进一步，所述AD采样单元1为中频收发器件，选用AD9626；
所述混频单元2包括1个数字控制振荡器NCO和2个乘法器，输入的信号分别与NCO产生的sin、cos信号相乘，得到零中频的I和Q信号；
所述低通滤波单元3包括2个低通滤波器，用于将混频单元2输出的零中频的I和Q信号分别作为该低通滤波器的输入，得到经低通滤波后的信号；
所述微分鉴频单元4包括2个微分器、2个乘法器和1个加法器，该微分鉴频单元的输入为低通滤波单元输出的信号，微分鉴频单元的输出为中频信号与本地数字控制振荡器NCO信号间的频率误差；
所述本地副载波产生单元5包括1个NCO，用于产生sin、cos信号；
所述多路移相输出单元6接收本地副载波产生单元的sin、cos信号，并对所述sin、cos信号进行多路移相处理，相邻两路之间的相差固定；
所述相关求和及信号位同步确定单元7用于将多路不同副载波的信号与经过DPSK调制的数据波形进行相关求和，根据每一个DPSK码元内的绝对值求出最大值，从而选择识别出原始DPSK数据位的数据翻转位置，从而确定DPSK信号的位同步；
所述帧同步及安控指令识别单元8对相关求和及信号位同步确定单元7的值解调出PCM和BS信号。
本发明的有益效果在于：由于PCM-DPSK-FM安控系统使用FM作为副载波，再利用DPSK体制实现将安控指令调相到副载波上。就存在需要调频解调实现对副载波的解调，再利用调相解调实现对指令的取出。通用的PCM-DPSK-FM解调方式必须通过闭环的锁相环实现调相解调，本发明是使用开环的方式实现，而且不使用锁相环路，通过回避闭环锁相环路，避免闭环锁相环动态稳定性差，环路延时时间长的特点，而且环路时间常数，环路滤波器会因为使用锁相环路而随着码率等不同需要,进行不同变换，通过开环方式，可以提高系统的稳定性，执行相应时间更快，环路延时影响。且不同码率切换更加方便快捷。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的信号流程图。
附图标记：1为AD采样单元；2为混频单元；3为低通滤波单元；4为微分鉴频单元；5为本地副载波产生单元；6为多路移相输出单元；7为相关求和及信号位同步确定单元；8为帧同步及安控指令识别单元。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1～图2，为一种全开环PCM-DPSK-FM安控接收机设计方法。
如图1所示，本发明包括AD采样单元1、混频单元2、低通滤波单元3、微分鉴频单元4、本地副载波产生单元5、多路移相输出单元6、相关求和及信号位同步确定单元7、帧同步及安控指令识别单元8。
对输入的70MHz中频信号，经AD采样单元1，输出给混频单元2，通过固定频率的70MHz本地数字NCO后变为零中频的I和Q信号输出，混频单元2的输出端接微分鉴频单元4的输入，同时利用本地副载波产生单元5经相位调整后分别与微分鉴频单元4的输出值同时输入相关求和及信号位同步确定单元7，最后再将所有相关求和及信号位同步确定单元7的值输入帧同步及安控指令识别单元8解调出PCM和BS信号。
上述AD采样单元1为中频收发器件，选用AD9626。
上述混频单元2包括1个NCO和2个乘法器，输入的信号分别与NCO产生的sin、cos信号相乘，得到I、Q两路混频信号。
上述低通滤波单元3包括2个低通滤波器，将混频单元2输出的I、Q两路混频信号分别作为该低通滤波器的输入，得到I、Q两路基带信号。
上述微分鉴频单元4包括2个微分器、2个乘法器和1个加法器，微分器的实现方式为当前时刻信号的值减去前一时刻信号的值。微分鉴频单元的输入为低通滤波单元输出的I、Q两路基带信号，微分鉴频单元的输出为中频信号与本地NCO信号间的频率误差。
上述本地副载波产生单元5包括1个NCO，用于产生的sin、cos信号。
上述多路移相输出单元6接收本地副载波产生单元的sin、cos信号，通过相位树路径搜索，寻找最大相关路径值。
相关求和及信号位同步确定单元7对于每一个DPSK的码点的值，由于数字化以后，只有两值选择，要么是正，要么是负，通过一段积分时间段内，寻找到得最大相关路径值的正负来决定。从而非常准确地解调出DPSK所包含的PCM值。
帧同步及安控指令识别单元8对相关求和及信号位同步确定单元7的PCM数据和位同步处理，寻找出帧头，同时完成串转并输出，即解调出安控指令数据。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种全开环PCM-DPSK-FM安控接收机设计方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
S1、将中频信号，变为零中频的I和Q信号；
S2、得到解调后的调频副载波信号；
所述步骤S2具体为：将零中频的I和Q信号经鉴频处理后，得到解调出的调频副载波信号，该调频副载波信号包括DPSK的调相信息；
具体实现步骤为：利用本地产生的副载波，再经多路移相输出，相邻两路之间的相差固定，再将多路不同副载波的信号与接收到的经过DPSK调制的数据波形进行相关求和，根据每一个DPSK码元内的绝对值求出最大值，从而选择识别出原始DPSK数据位的数据翻转位置，从而确定DPSK信号的位同步；
S3、对安控体制PCM-DPSK-FM进行完整接收解调。
2.根据权利要求1所述的一种全开环PCM-DPSK-FM安控接收机设计方法，其特征在于：所述步骤S1具体为：
对输入的70MHz中频信号，经固定频率的70MHz本地数字控制振荡器NCO后变为零中频的I和Q信号。
3.根据权利要求1所述的一种全开环PCM-DPSK-FM安控接收机设计方法，其特征在于：所述步骤S3具体为：
确定DPSK信号的绝对最大数据值分支，再根据求绝对值前的数据符号，得到相应DPSK数据位的PCM数据值，将所述DPSK信号的位同步和PCM数据值，输出到后端的帧同步环节，实现安控体制PCM-DPSK-FM的完整接收解调。
4.基于权利要求1～3中任一项所述方法的一种全开环PCM-DPSK-FM安控接收机，其特征在于：
所述接收机包括AD采样单元(1)、正交混频单元(2)、低通滤波单元(3)、微分鉴频单元(4)、本地副载波产生单元(5)、多路移相输出单元(6)、相关求和及信号位同步确定单元(7)和帧同步及安控指令识别单元(8)；
所述AD采样单元(1)与正交混频单元(2)信号连接；
所述正交混频单元(2)一端与AD采样单元(1)信号连接，另一端与低通滤波单元(3)信号连接；
所述低通滤波单元(3)一端与正交混频单元(2)信号连接，另一端与微分鉴频单元(4)信号连接；
所述微分鉴频单元(4)一端与低通滤波单元(3)信号连接，另一端与相关求和及信号位同步确定单元(7)信号连接；
所述本地副载波产生单元(5)与多路移相输出单元(6)信号连接；
所述多路移相输出单元(6)一端与本地副载波产生单元(5)信号连接，另一端与相关求和及信号位同步确定单元(7)信号连接；
所述相关求和及信号位同步确定单元(7)分别与多路移相输出单元(6)、微分鉴频单元(4)和帧同步及安控指令识别单元(8)信号连接；
所述帧同步及安控指令识别单元(8)与相关求和及信号位同步确定单元(7)信号连接。
5.根据权利要求4所述的一种全开环PCM-DPSK-FM安控接收机，其特征在于：
所述AD采样单元(1)为中频收发器件，选用AD9626；
所述混频单元(2)包括1个数字控制振荡器NCO和2个乘法器，输入的信号分别与NCO产生的sin、cos信号相乘，得到零中频的I和Q信号；
所述低通滤波单元(3)包括2个低通滤波器，用于将混频单元(2)输出的零中频的I和Q信号分别作为该低通滤波器的输入，得到经低通滤波后的信号；
所述微分鉴频单元(4)包括2个微分器、2个乘法器和1个加法器，该微分鉴频单元的输入为低通滤波单元输出的信号，微分鉴频单元的输出为中频信号与本地数字控制振荡器NCO信号间的频率误差；
所述本地副载波产生单元(5)包括1个NCO，用于产生sin、cos信号；
所述多路移相输出单元(6)接收本地副载波产生单元的sin、cos信号，并对所述sin、cos信号进行多路移相处理，相邻两路之间的相差固定；
所述相关求和及信号位同步确定单元(7)用于将多路不同副载波的信号与经过DPSK调制的数据波形进行相关求和，根据每一个DPSK码元内的绝对值求出最大值，从而选择识别出原始DPSK数据位的数据翻转位置，从而确定DPSK信号的位同步；
所述帧同步及安控指令识别单元(8)对相关求和及信号位同步确定单元(7)的值解调出PCM和BS信号。
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