CN117938183A - 信道化接收机的数字化方法、系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种信道化接收机的数字化方法、系统。信道化接收机的数字化方法应用于信道化接收机；所述信道化接收机的数字化方法包括：获取多个多相支路；基于多个多相支路所输入的信号进行数字信道化处理，并定义对应的应用场景；根据应用场景划分数字化信道，并匹配对应的处理模式，处理模式包括多相滤波、短波宽带滤波以及交叠多相滤波，此时，根据应用场景划分数字化信道，以便于对应用场景进行针对性处理，并通过多个处理模式进行管控，使得整体运算量灵活，而且容易实现。

Description

信道化接收机的数字化方法、系统

技术领域

本申请涉及信道化接收机的数字化技术领域，尤其涉及一种信道化接收机的数字化方法、系统。

背景技术

随着汽车电子化的发展，现代电磁信号环境越来越复杂密集，无论是军用在复杂的战场电磁环境，还是在民用软件无线电中，要求接收机必须具有很宽的处理带宽、高灵敏度、大动态范围、多信号并行处理和大量信息实时处理的能力。为了能够同时到达的多个信号进行截获并具有较快的响应速度，需要采用多信道化接收机对整个频段进行搜索监控，以确定在哪个信道上出现了信号，再将单通道接收机的数字本振调谐到对应的信道上。

目前信道化滤波器组是指具有一个共同的输入，多个(K个)输出的一组滤波器，这K个滤波器的功能是将输入的宽带信号S(nT)均匀分成K个频带输出。在实际使用的并行低通滤波器组信道化接收机，如图1所示，先以w_k下变频，将各信道频移至基带，再进行低通滤波，每个滤波器的输出变为带宽为π/K的低通信号，在最后就可以对其进行2K倍抽样来降低信号的输出速率，可是，该方式需要混杂各种计算，导致整体运算量不够灵活，不容易实现。

发明内容

本申请的一个目的是提供一种信道化接收机的数字化方法、系统，获取多个多相支路；基于多个多相支路所输入的信号进行数字信道化处理，并定义对应的应用场景；根据应用场景划分数字化信道，并匹配对应的处理模式，处理模式包括多相滤波、短波宽带滤波以及交叠多相滤波，此时，根据应用场景划分数字化信道，以便于对应用场景进行针对性处理，并通过多个处理模式进行管控，使得整体运算量灵活，而且容易实现。

为实现上述目的，本申请的一些实施例提供了一种信道化接收机的数字化方法，应用于信道化接收机；所述信道化接收机的数字化方法包括：

获取多个多相支路；

基于多个多相支路所输入的信号进行数字信道化处理，并定义对应的应用场景；

根据应用场景划分数字化信道，并匹配对应的处理模式，处理模式包括多相滤波、短波宽带滤波以及交叠多相滤波。

本申请的一些实施例还提供了一种信道化接收机的数字化系统，包括：

获取模块，用于获取多个多相支路；

应用场景模块，用于基于多个多相支路所输入的信号进行数字信道化处理，并定义对应的应用场景；

匹配模块，用于根据应用场景划分数字化信道，并匹配对应的处理模式，处理模式包括多相滤波、短波宽带滤波以及交叠多相滤波。

本申请的一些实施例还提供了一种信道化接收机的数字化设备，所述设备包括：

一个或多个处理器；以及

存储有计算机程序指令的存储器，所述计算机程序指令在被执行时使所述处理器执行上述的信道化接收机的数字化方法。

本申请的一些实施例还提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令可被处理器执行以实现上述的信道化接收机的数字化方法。

相较于现有技术，本申请实施例提供的方案中，获取多个多相支路；基于多个多相支路所输入的信号进行数字信道化处理，并定义对应的应用场景；根据应用场景划分数字化信道，并匹配对应的处理模式，处理模式包括多相滤波、短波宽带滤波以及交叠多相滤波，此时，根据应用场景划分数字化信道，以便于对应用场景进行针对性处理，并通过多个处理模式进行管控，使得整体运算量灵活，而且容易实现。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种信道化接收机的数字化方法的流程示意图；

图2示出了图1中S120的流程图；

图3示出了图1中S130的流程图；

图4示出了根据本申请的一个实施例的信道化接收机的数字化系统的框图；

图5为本申请实施例提供的一种信道化接收机的数字化设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

参考图1至图5，本申请实施例还提供了一种信道化接收机的数字化方法，应用于信道化接收机；所述信道化接收机的数字化方法包括：

步骤S110，获取多个多相支路；

步骤S120，基于多个多相支路所输入的信号进行数字信道化处理，并定义对应的应用场景；

步骤S130，根据应用场景划分数字化信道，并匹配对应的处理模式，处理模式包括多相滤波、短波宽带滤波以及交叠多相滤波。

本申请实施例提供的方案中，获取多个多相支路；基于多个多相支路所输入的信号进行数字信道化处理，并定义对应的应用场景；根据应用场景划分数字化信道，并匹配对应的处理模式，处理模式包括多相滤波、短波宽带滤波以及交叠多相滤波，此时，根据应用场景划分数字化信道，以便于对应用场景进行针对性处理，并通过多个处理模式进行管控，使得整体运算量灵活，而且容易实现。

在步骤S110中，获取多相支路。

在本申请的实施例中，获取多路数据，多路数据并排处理；根据多路数据的分类而匹配对应的多相支路。

此时，针对多路数据进行处理，在多路数据并排处理下提高了多路数据的处理效率，并根据多路数据的分类而匹配对应的多相支路，从而基于多相支路处理多路数据。

在步骤S120中，基于多个多相支路所输入的信号进行数字信道化处理，并定义对应的应用场景。

在本申请的实施例中，获取多个多相支路所输入的信号，以便于针对多个多相支路所输入的信号进行数字信道化处理，从而将多个多相支路所输入的信号进行数字化，并定义对应的应用场景，进而根据应用场景进行对应性处理，保证了应用场景的针对性处理。

具体步骤如下：

步骤S121、定位多个多相支路；

步骤S122、监控多个多相支路，并采集对应的信号；

步骤S123、基于多个多相支路所输入的信号进行数字信道化处理，以形成数字特征；

步骤S124、基于多个数字特征定义对应的应用场景。

在本申请的实施例中，定位多个多相支路，并针对多个多相支路进行定格，以便于监控多个多相支路，并采集对应的信号，此时，基于多个多相支路所输入的信号进行数字信道化处理，以形成数字特征，将数字特征进行收集，以便于基于多个数字特征定义对应的应用场景，可选的，通过数字特征之间的分布以及数字特征定义对应的应用场景，从而构建应用场景。

另外，所述基于多个多相支路所输入的信号进行数字信道化处理，并定义对应的应用场景，还包括：关联多个数字特征；获取多个数字特征之间的分布；根据多个数字特征之间的分布定义对应的应用场景。

因此，关联多个数字特征，构建多个数字特征之间的关系，并获取多个数字特征之间的分布；根据多个数字特征之间的分布定义对应的应用场景。

其中，信号经ADC进行数据采样(最大可支持16Gbps的采样速率)经过串并转转换，将采样数转成8路并行数据；支持交叠多相模式子路K＝16～1024，支持非交叠模式子路K＝32～1024，根据配置子路个数，将数据按照每K个子路的数据存放在一个内存中存放读取；实现可以8路数据并行多相抽取输出。

在步骤S130中，根据应用场景划分数字化信道，并匹配对应的处理模式，处理模式包括多相滤波、短波宽带滤波以及交叠多相滤波。

在本申请的实施例中，根据应用场景划分数字化信道，并匹配对应的处理模式，因此，根据不同应用场景可以对比不同的数字化信道划分，支持三种工作模式：交叠多相滤波、多相滤波以及短波宽带滤波。

因此，根据应用场景划分数字化信道，以便于对应用场景进行针对性处理，并通过多个处理模式进行管控，使得整体运算量灵活，而且容易实现。

具体步骤如下：

步骤S131、定位应用场景；

步骤S132、基于应用场景的划分而形成数字化信道；

步骤S133、根据数字化信道匹配对应的处理模式，处理模式包括多相滤波、短波宽带滤波以及交叠多相滤波。

在本申请的实施例中，定位应用场景，并针对应用场景进行划分，以便于基于应用场景的划分而形成数字化信道，从而利用数字化信道对数据处理，此时，根据数字化信道匹配对应的处理模式，基于不同的处理模式进行不同的处理，其中，处理模式包括多相滤波、短波宽带滤波以及交叠多相滤波。可选的，当相邻信道间隔为2π/K时，无哪种频带划分排列，都可以采用同步的推到形式得到不同条件下的高效信道化结构。

在多相滤波中，假设输入信号为是s(n),在采用低通滤波器冲激响应为h(n),信道数为K，抽取率为D，且K＝D*F。原型低通滤波器阶数为N，则每个子带滤波器阶数为可以推到多相滤波器结构，即第k路信道的输出为

其中，*表示卷积运算。定义：则有

令信号D倍抽取后多相结构表达式为s_p(m)＝s(mK-p),滤波器的多相分量表达式为h_p(m)＝h(mK+p),可得：

令l＝iF,则：

定义：则

定义：则

根据不同频带划分，将w_k带入到上式中，即可得到数字信道化的高效结构。

在短波宽带滤波中，当实时信号输入，采用复信号偶型排列频谱的方式，只对ω∈[0,π]的区间进行信道划分，信道数认为K，则信道间隔为π/K；第k个信道的中心频率ω_k＝πk/K，k＝0,1,…,K-1。此时，该设计方法有一半信道冗余，2K点的释出DFT借助D点的复数DFT实现，计算量大大缩减。

在交叠多相滤波中，是由于低通滤波器中有过渡带，相邻的信道之间会存在交叉重合的部分，这部分的频率不能真实地反应信号携带的信息，使得接收机会有接收盲区，则采用将紧邻的两个信道的频谱重复一半的方案，即相邻两个信道滤波器的幅频特性曲线交叠50％，因此，该方案将处理带宽增加一倍，即输出的速率增加一倍，一方面实现了无混叠无盲区信道划分，另一个方面输出数据速率的增加也是得后续的FFT算法计算速度提高一倍，

此时，三种模块都是可以支持幂复乘功能，每个子路可自由实现四种可配移频模式，该功能可以通过配置enable使能来选择是否需要此功能，并通过可通过将子路个点的复乘因子存放在内存中用于实时可配移频。

针对滤波器，实现各个子路独立滤波功能，总共最大主持2048个通道，每个通道支持最大7抽头滤波；该功能可以通过配置enable使能来选择是否需要此功能；对于多相抽取率K，对于每一个相位通道，存在着对应的连续的滤波器存储空间及对应的数据缓存空间。此时，实现将子路的数据信号进行复乘的运算处理；该可以通过配置enable使能来选择是否需要此功能。

另外，傅里叶变化采用快速傅里叶变换FFT实现，提高运算效率；支持16点到1024点的FFT计算，采用多级流线设置，提高处理带宽；在完成FFT蝶形运算后，需要将数据的顺序做个正序排列处理；该FFT功能可以通过配置enable使能来选择是否需要此功能，数据倒序处理功能和FFT功能使能一致。

在输出控制中，实现将数据从某一点位置开始输出；实现将数据在2倍或是4倍降速下输出；该功能可以通过配置enable使能来选择是否需要此功能；

在共轭中，实现将子路的数据信号进行共轭处理，该功能可以通过配置enable使能来选择是否需要此功能。另外，各子信道采用旋转数字计算机(Cordic)算法实现频率参数的实时高精度测量，处理多相滤波后可能会引起相邻信道虚假输出；经前面模块将实信号转变成复信号，可以将I,Q分量经过该算法后，计算出各子信道的腹地和瞬时相位信息；使用该算法只需要简单的移位和相加操作完成，可节省大量的资源，且实现方式简单；该功能可以通过配置enable使能来选择是否需要此功能。

本申请实施例提供的方案中，获取多个多相支路；基于多个多相支路所输入的信号进行数字信道化处理，并定义对应的应用场景；根据应用场景划分数字化信道，并匹配对应的处理模式，处理模式包括多相滤波、短波宽带滤波以及交叠多相滤波，此时，根据应用场景划分数字化信道，以便于对应用场景进行针对性处理，并通过多个处理模式进行管控，使得整体运算量灵活，而且容易实现。

参考图4，本申请的一些实施例还提供了一种信道化接收机的数字化系统200，其特征在于，包括：

获取模块210，用于获取多个多相支路；

应用场景模块220，用于基于多个多相支路所输入的信号进行数字信道化处理，并定义对应的应用场景；

匹配模块230，用于根据应用场景划分数字化信道，并匹配对应的处理模式，处理模式包括多相滤波、短波宽带滤波以及交叠多相滤波。

此外，本申请实施例还提供了一种信道化接收机的数字化设备，该设备的结构如图5所示，所述设备包括用于存储计算机可读指令的存储器31和用于执行计算机可读指令的处理器32，其中，当该计算机可读指令被该处理器执行时，触发所述处理器执行所述的信道化接收机的数字化方法。

本申请实施例中的方法和/或实施例可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在该计算机程序被处理单元执行时，执行本申请的方法中限定的上述功能。

需要说明的是，本申请所述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、系统或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、系统或者器件使用或者与其结合使用。

而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、系统或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本申请的操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

附图中的流程图或框图示出了按照本申请各种实施例的设备、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的针对硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

作为另一方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行以实现前述本申请的多个实施例的方法和/或技术方案的步骤。

在本申请一个典型的配置中，终端、服务网络的设备均包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体，可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。

此外，本申请实施例还提供了一种计算机程序，所述计算机程序存储于计算机设备，使得计算机设备执行所述控制代码执行的方法。

需要注意的是，本申请可在软件和/或软件与硬件的组合体中被实施，例如，可采用专用集成电路(ASIC)、通用目的计算机或任何其他类似硬件设备来实现。在一些实施例中，本申请的软件程序可以通过处理器执行以实现上文步骤或功能。同样地，本申请的软件程序(包括相关的数据结构)可以被存储到计算机可读记录介质中，例如，RAM存储器，磁或光驱动器或软磁盘及类似设备。另外，本申请的一些步骤或功能可采用硬件来实现，例如，作为与处理器配合从而执行各个步骤或功能的电路。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或系统也可以由一个单元或系统通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (10)

1.一种信道化接收机的数字化方法，其特征在于，应用于信道化接收机；所述信道化接收机的数字化方法包括：

获取多个多相支路；

基于多个多相支路所输入的信号进行数字信道化处理，并定义对应的应用场景；

根据应用场景划分数字化信道，并匹配对应的处理模式，处理模式包括多相滤波、短波宽带滤波以及交叠多相滤波。

2.根据权利要求1所述的信道化接收机的数字化方法，其特征在于，所述获取多相支路，包括：

获取多路数据，多路数据并排处理；

根据多路数据的分类而匹配对应的多相支路。

3.根据权利要求1所述的信道化接收机的数字化方法，其特征在于，所述基于多个多相支路所输入的信号进行数字信道化处理，并定义对应的应用场景，包括：

定位多个多相支路；

监控多个多相支路，并采集对应的信号；

基于多个多相支路所输入的信号进行数字信道化处理，以形成数字特征；

基于多个数字特征定义对应的应用场景。

4.根据权利要求1所述的信道化接收机的数字化方法，其特征在于，所述基于多个多相支路所输入的信号进行数字信道化处理，并定义对应的应用场景，还包括：

关联多个数字特征；

获取多个数字特征之间的分布；

根据多个数字特征之间的分布定义对应的应用场景。

5.根据权利要求4所述的信道化接收机的数字化方法，其特征在于，所述根据应用场景划分数字化信道，并匹配对应的处理模式，处理模式包括多相滤波、短波宽带滤波以及交叠多相滤波，包括：

定位应用场景；

基于应用场景的划分而形成数字化信道；

根据数字化信道匹配对应的处理模式，处理模式包括多相滤波、短波宽带滤波以及交叠多相滤波。

6.根据权利要求5所述的信道化接收机的数字化方法，其特征在于，所述根据应用场景划分数字化信道，并匹配对应的处理模式，处理模式包括多相滤波、短波宽带滤波以及交叠多相滤波，还包括：

在多相滤波中，假设输入信号为是s(n),在采用低通滤波器冲激响应为h(n),信道数为K，抽取率为D，且K＝D*F；原型低通滤波器阶数为N，则每个子带滤波器阶数为可以推到多相滤波器结构，即第k路信道的输出为

其中，*表示卷积运算。定义：则有

令信号D倍抽取后多相结构表达式为s_p(m)＝s(mK-p),滤波器的多相分量表达式为h_p(m)＝h(mK+p),可得：

7.根据权利要求5所述的信道化接收机的数字化方法，其特征在于，所述根据应用场景划分数字化信道，并匹配对应的处理模式，处理模式包括多相滤波、短波宽带滤波以及交叠多相滤波，包括：

在多相滤波中，令l＝iF,则：

定义：则

定义：则

根据不同频带划分，将w_k带入到上式中，即可得到数字信道化的高效结构。

8.根据权利要求7所述的信道化接收机的数字化方法，其特征在于，所述根据应用场景划分数字化信道，并匹配对应的处理模式，处理模式包括多相滤波、短波宽带滤波以及交叠多相滤波，包括：

在短波宽带滤波中，当实时信号输入，采用复信号偶型排列频谱的方式，只对ω∈[0,π]的区间进行信道划分，信道数认为K，则信道间隔为π/K；第k个信道的中心频率ω_k＝πk/K，k＝0,1,…,K-1。

9.根据权利要求7所述的信道化接收机的数字化方法，其特征在于，所述根据应用场景划分数字化信道，并匹配对应的处理模式，处理模式包括多相滤波、短波宽带滤波以及交叠多相滤波，包括：

在交叠多相滤波中，是由于低通滤波器中有过渡带，相邻的信道之间会存在交叉重合的部分，这部分的频率不能真实地反应信号携带的信息，使得接收机会有接收盲区，则采用将紧邻的两个信道的频谱重复一半的方案，即相邻两个信道滤波器的幅频特性曲线交叠50％。

10.一种信道化接收机的数字化系统，其特征在于，执行如权利要求1至9中任一所述的信道化接收机的数字化方法，所述信道化接收机的数字化系统包括：

获取模块，用于获取多个多相支路；

应用场景模块，用于基于多个多相支路所输入的信号进行数字信道化处理，并定义对应的应用场景；

匹配模块，用于根据应用场景划分数字化信道，并匹配对应的处理模式，处理模式包括多相滤波、短波宽带滤波以及交叠多相滤波。