CN113992487A - 一种基于soc的可配模拟解调方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于SOC的可配模拟解调方法,涉及通信软件无线电技术领域,解决现有的电路系统中对不同调制类型信号解调需要用到多个模块的复杂的技术问题,其解调方法包括如下步骤,首先获取ARM处理器的控制信号,所述控制信号包括命令地址和命令数据;对命地址进行解析、判断是否为解调命令,是,则判断信号的解调类型,反之则放弃该信号、继续获取下一个ARM处理器的控制信号,且根据判断信号的解调类型进行一一解析;本发明利用ARM处理器便可以将对应指令下发至FPGA端,完成不同类型的解调功能的数字实现,相比于传统单一解调模块而言,通过合并不同解调模式功能,利用ARM处理器下发配置信息以更改解调模式,提升了系统的工作效率的优点。
Description
技术领域
本发明属于通信软件无线电技术领域,特别涉及数字接收机的一种基于 SOC的可配模拟解调方法技术领域。
背景技术
以数字中频接收机为例,信号通过天线接收,再经过模拟端的下变频将信号变频至合适的中频,通过数模转换器ADC将模拟中频信号输出为高速的数字中频信号,然后经过数字下变频DDC的变频、抽取和低通滤波之后变为低速的基带信号,之后将基带信号送至解调模块DEMOD进行解调,最后根据不同的解调方式,将不同的信号信息送至下一级数字信号处理端DSP进行后续抗干扰、自适应、抗衰落等处理。
在整个数字中频接收机工作的过程中,解调起着非常重要的作用;任何无线电信号,不管它是一个通信信号或者雷达信号或者是测量和控制、敌我的识别、导航信号的识别等,其发射和接收的过程实际上可以分析,并用调制的基本原理的讨论和解调;因此,调制和解调是在软件无线电的最普遍的和关键的信号处理功能。
目前,通常使用的模拟调制方式主要有AM,FM,CW等,并且数字信号通信的方法是非常多方面的;如果按照以往的方法,通过硬件电路或者甚至一个模块对不同类型信号进行解调的话,那在一个通信机中产生十几甚至数百个通信信号就会使得整个电路极其复杂,资源消耗也是成倍增加,不仅如此,其体积质量也都会很大;如果要增加一种新的解调方式也将非常困难,很明显,这种方法不可取。
发明内容
本发明的目的在于:为了解决上述技术问题,本发明提供一种基于SOC的可配模拟解调方法。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案:
一种基于SOC的可配模拟解调方法,所述解调方法包括如下步骤:
S1.获取ARM处理器的控制信号,所述控制信号包括命令地址和命令数据;对命地址进行解析、判断是否为解调命令,是,则判断信号的解调类型,反之则放弃该信号、继续获取下一个ARM处理器的控制信号,且根据判断信号的解调类型进行一一解析;
S2.判断解调类型是否为AM解调;是,则将外部器件输出的信号直接传送给输出控制器;否,返回步骤1;
S3.判断解调类型是否为FM解调;是,对调制信号进行混频,将其载频搬移至零频,取出调制信号的相位信息,对其进行微分,滤除直流后即可得到原始信号,将原始信号直接传送给输出控制器;否,返回步骤1;
S4.判断解调类型是否为CW解调;是,将信号的中频搬移至拍频频率BFO 处然后去掉信号虚部;使用DDS产生拍频频率BFO为本振信号,与已经过DDC 搬移到零中频的I、Q信号混频后传送给输出控制器;否,返回步骤1;
S5.判断解调类型是否为USB解调;是,先将信号向下搬移BW/4,之后进行低通滤波,滤波器的通带截止频率为BW/4,之后将信号向上搬移BW/4,最后去掉虚部值后传送给输出控制器;否,返回步骤1;
S6.判断解调类型是否为LSB解调;是,先将信号向上搬移BW/4,之后进行低通滤波,滤波器的通带截止频率为BW/4,之后将信号向下搬移BW/4,最后去掉虚部值后传送给输出控制器;否,返回步骤1;
S7.判断解调类型是否为ISB解调;是,对上、下边带信号分别信号向下搬移BW/4,之后进行低通滤波,滤波器的通带截止频率为BW/4,之后将信号向上搬移BW/4,最后去掉虚部值后传送给输出控制器、接着、将信号向上搬移BW/4,之后进行低通滤波,滤波器的通带截止频率为BW/4,之后将信号向下搬移BW/4,最后去掉虚部值后传送给输出控制器,返回步骤1。
作为一种优选地方案,所述S1中的判断是否为解调命令的判断方式为:制定通信协议,确定不同解调模式的命令控制字、地址和内容,以及不同解调模式下的配置信息,将命令控制字、地址、配置信息等写入ARM处理器中;判断命令地址i_CMD_addr,通过其命令控制确定为解调命令后,记录命令内容 i_CMD_data中包含的解调类型信息。
作为一种优选地方案,所述S2中,AM解调是指对信号进行幅度调制,幅度调制是正弦载波的幅度随调制信号作线性变化的过程;AM已调信号的表达式如下:
Sm(t)=A[1+m(t)]cosωot
其中,A是外加直流分量;Sm(t)外部器件输出的信号;m(t)是消息信号;也就是原始信号;cosωot为载波;
即将调制信号加上一个直流分量后再去调制载波;引入直流分量是为了避免出现过调制,解调时方便使用包络检波,同时,还可以方便接收端提取载波;要解调出原始信号,即m(t),分为三个步骤:
步骤1:对Sm(t)混频得到混频信号dm(t),将其载频搬移至零频;假设混频频率为ω,那么可得混频后的信号为
dm(t)=A[1+m(t)]cosΔωt
其中Δω=ω-ωo;
步骤3:对gm(t)进行滤直流,得到Am(t)。
作为一种优选地方案,所述S3中,FM调制信号是通过载波信号将调制信号放入其相位中,频率调制信号的表示式为:
其中,A是外加直流分量;m(t)是消息信号,也就是消息信号;cosωot为载波;kf为调频灵敏度。原始信号m(t)存在于调制信相位中,因此FM信号为相位角度调制信号。
要解调出原始信号,即m(t),分为四个步骤:
步骤1:对Sm(t)混频,将其载频搬移至零频。假设混频频率为ω,那么可得混频后的信号为:
其中Δω=ω-ωo;
步骤2:取出dm(t)的相位信息,即得到
步骤3:对x(t)进行微分,即可得到f(t)=Δω+kfm(t)
步骤4:再对f(t)滤除直流,即可得到kfm(t)。
作为一种优选地方案,所述S5中,因为幅度调制的信号在频域是对称的,因此仅需要一个边带就可以恢复出原始的调制信号,上边带信号叫做USB信号,其表达式为:
解调处理过程有四步:
步骤1:将信号下搬移BW/4;
步骤2:进行低通滤波,滤波器的通带截止频率为BW/4;
步骤3:将信号上搬移BW/4;
步骤4:去掉Q路虚部。
作为一种优选地方案,所述S7中,ISB解调是对两路不同的信号,完全独立的信号分别进行USB和LSB调制,调制完成后进行叠加,要求USB和LSB的带宽要相同,使得频谱同时包括了两路不同信号的上边带和下边带信息,然后进行发送;
其表达式为:
因此,在解调的时候,实际上就是同时对信号进行LSB和USB解调,即可得到原始的两路信号。
作为一种优选地方案,所述的AM调解、FM解调、CW解调、USB解调、LSB 解调、ISB解调为任其一种组合方式依次判断调解。
作为一种优选地方案,一种数字中频接收机,包括依次信号连接的ADC模块、DDC控制模块、DEMOD模块和DSP模块,其特征在于,所述DEMOD模块采用权利要求1-7中任一项所述的可配模拟解调方法。
作为一种优选地方案,基于权利要求1-8中任一项解调方法在信号调制解调中的应用
本发明的有益效果如下:
本发明的有益效果如下:用户根据需要提前设置好一系列配置及参数信息并保存在ARM处理器中,实际工作中,想要改变解调方式时只需要选择相应配置信息,ARM处理器便可以将对应指令下发至FPGA端,完成不同类型的解调功能的数字实现。相比于传统单一解调模块而言,通过合并不同解调模式功能,利用ARM处理器下发配置信息以更改解调模式,不仅提升了系统的工作效率,还节约了大量FPGA开发板的LUT、BRAM资源。
提供对于AM调解、FM解调、CW解调、USB解调、LSB解调、ISB,六种调解方式的算法去调制载波,相对于一个通信机中产生十几甚至数百个通信信号就会使得整个电路极其复杂,本技术方案通过Xilinx ZYNQ7035系列FPGA荷载数据运算,体积更小,且能针对天线接收不同信号,去判断并理载波信号。
附图说明
图1为数字中频接收机的模块结构框图;
图2为本发明提出的一种可配模拟解调模块结构框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围,其中,图中的一个圈内部有×的符号代表的是卷积。
实施例1
如图1-2所示,本实施例提供
一种基于SOC的可配模拟解调方法,所述解调方法包括如下步骤:
S1.获取ARM处理器的控制信号,所述控制信号包括命令地址和命令数据;对命地址进行解析、判断是否为解调命令,是,则判断信号的解调类型,反之则放弃该信号、继续获取下一个ARM处理器的控制信号,且根据判断信号的解调类型进行一一解析;
S2.判断解调类型是否为AM解调;是,则将外部器件输出的信号直接传送给输出控制器;否,返回步骤1;
S3.判断解调类型是否为FM解调;是,对调制信号进行混频,将其载频搬移至零频,取出调制信号的相位信息,对其进行微分,滤除直流后即可得到原始信号,将原始信号直接传送给输出控制器;否,返回步骤1;
S4.判断解调类型是否为CW解调;是,将信号的中频搬移至拍频频率BFO 处然后去掉信号虚部;使用DDS产生拍频频率BFO为本振信号,与已经过DDC 搬移到零中频的I、Q信号混频后传送给输出控制器;否,返回步骤1;
S5.判断解调类型是否为USB解调;是,先将信号向下搬移BW/4,之后进行低通滤波,滤波器的通带截止频率为BW/4,之后将信号向上搬移BW/4,最后去掉虚部值后传送给输出控制器;否,返回步骤1;
S6.判断解调类型是否为LSB解调;是,先将信号向上搬移BW/4,之后进行低通滤波,滤波器的通带截止频率为BW/4,之后将信号向下搬移BW/4,最后去掉虚部值后传送给输出控制器;否,返回步骤1;
S7.判断解调类型是否为ISB解调;是,对上、下边带信号分别信号向下搬移BW/4,之后进行低通滤波,滤波器的通带截止频率为BW/4,之后将信号向上搬移BW/4,最后去掉虚部值后传送给输出控制器、接着、将信号向上搬移BW/4,之后进行低通滤波,滤波器的通带截止频率为BW/4,之后将信号向下搬移BW/4,最后去掉虚部值后传送给输出控制器,返回步骤1。
上述提供提供对于AM调解、FM解调、CW解调、USB解调、LSB解调、ISB,六种调解方式,且用Xilinx ZYNQ7035系列FPGA,实现多种模拟解调方式,能够显著提高接收机的工作效率,通过ARM下发一系列的配置及参数信息,可完成模拟解调功能的数字实现,相比于传统单一解调模块而言,不仅提升了系统的工作效率,还节约了大量资源。
实施例2:
如图2所示,基于实施例1的基础上开展,断调解处理类型包括 AM,FM,ISB,LSB,USB,CW六种模拟解调方式,
在S2步骤中,其AM调解方式又包括如下步骤:
方式一:
判断解调类型是否为AM解调;
是,则将DAGC_SQ输出的幅度信息直接传送给输出控制器;
否,进行步骤1排除AM调解方式。
本实施提供进一步AM调解的具体实施方式:
AM是指对信号进行幅度调制,幅度调制是正弦载波的幅度随调制信号作线性变化的过程。AM已调信号的表达式如下:
Sm(t)=A[1|m(t)]cosωot
其中,A是外加直流分量;m(t)是消息信号,也就是原始信号;cosωot为载波。即将调制信号加上一个直流分量后再去调制载波;引入直流分量是为了避免出现过调制,解调时方便使用包络检波,同时,还可以方便接收端提取载波。要解调出原始信号,即m(t),分为三个步骤:
步骤1:对Sm(t)混频,将其载频搬移至零频。假设混频频率为ω,那么可得混频后的信号为
dm(t)-A[1+m(t)]cosΔωt
其中Δω=ω-ωo;
步骤2:对dm(t)进行包络检波,得到瞬时幅度信息gm(t)=A[1+m(t)];
步骤3:对gm(t)进行滤直流,得到Am(t)
方式二:
其FM解调方式又包括如下步骤:
判断解调类型是否为FM解调;
是,对调制信号进行混频,将其载频搬移至零频,取出调制信号的相位信息,对其进行微分,滤除直流后即可得到原始信号;
否,返回步骤1,排除FM调解方式。
本实施提供进一步FM解调的具体实施方式:
FM信号是通过载波信号将调制信号放入其相位中,频率调制信号的表示式为:
其中,A是外加直流分量;m(t)是消息信号,也就是原始信号;cosωot为载波;kf为调频灵敏度,原始信号m(t)存在于调制信相位中,因此FM信号为相位 (角度)调制信号。
要解调出原始信号,即m(t),分为四个步骤:
步骤1:对Sm(t)混频,将其载频搬移至零频。假设混频频率为ω,那么可得混频后的信号为:
其中Δω=ωωo;
步骤2:取出dm(t)的相位信息,即得到
步骤3:对x(t)进行微分,即可得到f(t)=Δω+kfm(t)
步骤4:再对f(t)滤除直流,即可得到kfm(t)
判断调解处理类型包括CW解调,其CW解调方式又包括如下步骤:
方式三:
判断解调类型是否为CW解调方式;
是,将信号的中频搬移至BFO处然后去掉信号虚部,使用DDS产生频率为BFO的本振信号,与已经过ITU-DDC搬移到零中频的I、Q信号混频,通过混频将信号的中频搬移至BFO拍频频率处,接着再去掉Q路虚部。
否,返回S1步骤,且排除CW解调方式。
其USB解调方式又包括如下步骤:
方式四:
判断解调类型是否为USB解调;
是,先将信号向下搬移BW/4,之后进行低通滤波,滤波器的通带截止频率为BW/4,之后将信号向上搬移BW/4,最后去掉虚部值后传送给输出控制器
否,返回步骤1,排除USB解调方式。
其中,本实施提供进一步USB解调的具体实施方式:
因为幅度调制的信号在频域是对称的,因此仅需要一个边带就可以恢复出原始的调制信号,上边带信号叫做USB信号,其表达式为:
解调处理过程有四步:
步骤1:将信号下搬移BW/4;
步骤2:进行低通滤波,滤波器的通带截止频率为BW/4;
步骤3:将信号上搬移BW/4;
步骤4:去掉Q路虚部;
其LSB解调方式又包括如下步骤:
方式五:
判断解调类型是否为LSB解调;
是,先将信号向上搬移BW/4,之后进行低通滤波,滤波器的通带截止频率为BW/4,之后将信号向下搬移BW/4,最后去掉虚部值后传送给输出控制器。
否,返回步骤1,排除LSB解调方式。
在S2步骤中,判断调解处理类型包括ISB解调,其ISB解调方式又包括如下步骤:
方式六:
判断解调类型是否为ISB解调;
是,对上、下边带信号分别信号向下搬移BW/4,之后进行低通滤波,滤波器的通带截止频率为BW/4,之后将信号向上搬移BW/4,最后去掉虚部值后传送给输出控制器、接着、将信号向上搬移BW/4,之后进行低通滤波,滤波器的通带截止频率为BW/4,之后将信号向下搬移BW/4,最后去掉虚部值后传送给输出控制器,返回步骤1。
其中,本实施提供进一步ISB调制的具体实施方式:
是对两路不同的信号,完全独立的信号分别进行USB和LSB调制,调制完成后进行叠加,要求USB和LSB的带宽要相同,使得频谱同时包括了两路不同信号的上边带和下边带信息,然后进行发送。
其表达式为:
因此,在解调的时候,实际上就是同时对信号进行LSB和USB解调,即可得到原始的两路信号;上述对于AM调解、FM解调、CW解调、USB解调、LSB 解调、ISB解调为任其一种组合方式依次判断调解,任意组合方式顺延一一排除,最终确定其信息。
Claims (9)
1.一种基于SOC的可配模拟解调方法,其特征在于,所述解调方法包括如下步骤:
S1.获取ARM处理器的控制信号,所述控制信号包括命令地址和命令数据;对命地址进行解析、判断是否为解调命令,是,则判断信号的解调类型,反之则放弃该信号、继续获取下一个ARM处理器的控制信号,且根据判断信号的解调类型进行一一解析;
S2.判断解调类型是否为AM解调;是,则将外部器件输出的信号直接传送给输出控制器;否,返回步骤1;
S3.判断解调类型是否为FM解调;是,对调制信号进行混频,将其载频搬移至零频,取出调制信号的相位信息,对其进行微分,滤除直流后即可得到原始信号,将原始信号直接传送给输出控制器;否,返回步骤1;
S4.判断解调类型是否为CW解调;是,将信号的中频搬移至拍频频率BFO处然后去掉信号虚部;使用DDS产生拍频频率BFO为本振信号,与已经过DDC搬移到零中频的I、Q信号混频后传送给输出控制器;否,返回步骤1;
S5.判断解调类型是否为USB解调;是,先将信号向下搬移BW/4,之后进行低通滤波,滤波器的通带截止频率为BW/4,之后将信号向上搬移BW/4,最后去掉虚部值后传送给输出控制器;否,返回步骤1;
S6.判断解调类型是否为LSB解调;是,先将信号向上搬移 BW/4,之后进行低通滤波,滤波器的通带截止频率为BW/4,之后将信号向下搬移BW/4,最后去掉虚部值后传送给输出控制器;否,返回步骤1;
S7.判断解调类型是否为ISB解调;是,对上、下边带信号分别信号向下搬移BW/4,之后进行低通滤波,滤波器的通带截止频率为BW/4,之后将信号向上搬移BW/4,最后去掉虚部值后传送给输出控制器、接着、将信号向上搬移 BW/4,之后进行低通滤波,滤波器的通带截止频率为BW/4,之后将信号向下搬移BW/4,最后去掉虚部值后传送给输出控制器,返回步骤1。
2.根据权利要求1所述的一种基于SOC的可配模拟解调方法,其特征在于,所述S1中的判断是否为解调命令的判断方式为:制定通信协议,确定不同解调模式的命令控制字、地址和内容,以及不同解调模式下的配置信息,将命令控制字、地址、配置信息等写入ARM处理器中;判断命令地址i_CMD_addr,通过其命令控制确定为解调命令后,记录命令内容i_CMD_data中包含的解调类型信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于SOC的可配模拟解调方法,其特征在于,所述S2中,AM解调是指对信号进行幅度调制,幅度调制是正弦载波的幅度随调制信号作线性变化的过程;AM已调信号的表达式如下:
即将调制信号加上一个直流分量后再去调制载波;引入直流分量是为了避免出现过调制,解调时方便使用包络检波,同时,还可以方便接收端提取载波;
要解调出原始信号,即m(t),分为三个步骤:
7.根据权利要求1所述的一种基于SOC的可配模拟解调方法,其特征在于,所述的AM调解、FM解调、CW解调、USB解调、LSB解调、ISB解调为任其一种组合方式依次判断调解。
8.根据权利要求1所述的一种基于SOC的可配模拟解调方法,其特征在于,应用于一种数字中频接收机,包括依次信号连接的ADC模块、DDC控制模块、DEMOD模块和DSP模块,其特征在于,所述DEMOD模块采用权利要求1-7中任一项所述的可配模拟解调方法。
9.根据权利要求1-8所述的一种基于SOC的可配模拟解调方法,其特征在于,基于权利要求1-8中任一项调解方法在信号调制解调中的应用。
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