[發明專利]基于Zynq的多通道頻譜監測方法

有效

• 申請號: 201610214791.7
• 申請日: 2016-04-07
• 公開（公告）號: CN105703852B
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 鄧永國;莫舸舸
• 申請（專利權）人: 成都華日通訊技術有限公司
• 主分類號: H04B17/309
• 分類號: H04B17/309;H04B17/382
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 袁辰亮

本發明公開了一種基于Zynq的多通道頻譜監測方法,所述的方法包括以下步驟：步驟一、命令控制及數據收集，步驟二、數字下變頻。本發明通過高帶寬監測通道，用戶可大致(頻率步進為Fs1/L)觀察監視大的頻帶范圍內的信號，若發現該頻帶內有疑似異常信號，可大致確定信號所在的信道；通過配置高精度監測通道參數可對疑似異常信道內的信號進行精度跟高(Fs2/L)的監測，從而與預期信號作對比，最終判斷信號是否異常。高精度監測通道可提供比高帶寬監測通道高Fs1/Fs2倍的監測精度；三個高精度監測通道效果類似，故而可提供三個高精度監測通道。

技術領域

本發明涉及頻譜監測和分析技術領域，具體涉及一種基于Zynq的多通道頻譜高帶寬及高精度監測方法。

背景技術

頻譜監測和分析是寬帶數字接收機所必需具備的也是最重要的功能之一，頻譜捕獲時間(頻譜掃描速度)和頻譜分辨率是評價數字接收機的頻譜分析識別的能力的兩個最重要的指標；目前對于頻譜監測領域，實現信號頻譜監測的方法是接收中頻信號并對其進行下變頻處理將信號搬移到基帶，將基帶信號通過濾波器濾波獲得I/Q信號，再對基帶信號進行FFT運算(FFT長度為L)，最后提取FFT的幅頻響應并顯示；由于在監測過程中，要盡量監測較寬的頻帶，故而下變頻處理時要維持較高采樣率(Fs)，在對基帶濾波時也要采用寬帶濾波器。且傳統方法在實現上采用“信號處理板+計算機”的方式，利用信號處理板上的FPGA對接收信號進行處理獲得I/Q信號，再將I/Q信號送到計算機端完成后續處理。

現有技術由于受限于要進行點數較長的FFT運算時的算法復雜度以及資源占用度；在具體實現時不可能將FFT點數設置太大，從而導致頻率步進(Fs/L)過大，即頻譜監測的精度過小，對于需要精細監測的信道來說便無法滿足應用需求；同時，現有技術在計算機中需要完成大量的運算處理，使得計算機資源消耗較大，處理速度較慢。

發明內容

本發明克服了現有技術的不足，提供一種基于Zynq的多通道頻譜高帶寬及高精度監測方法。

為解決上述的技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種基于Zynq的多通道頻譜監測方法,所述的方法包括以下步驟：

步驟一、命令控制及數據收集

通過AXI總線與FPGA邏輯進行連接，通過AXI總線下發數字DDC混頻所需的中心頻率ω的參數、濾波器帶寬參數、FFT運算參數；同時通過AXI總線收集經過FPGA處理的頻譜數據，并將頻譜送到顯示器進行顯示；

步驟二、數字下變頻

根據中心頻率值ω產生一對相互正交的混頻信號，與接收到的信號進行混頻，將信號搬移到基帶，通過低通濾波器對混頻信號濾波，再對其進行抽取從而降低信號的采樣率。

更進一步的技術方案是還包括頻譜計算步驟，所述頻譜計算包括FFT運算和幅頻計算；先對經過DDC處理的數據進行FFT運算，然后再通過幅頻計算提取FFT數據的幅度信息。

更進一步的技術方案是步驟一中所述將頻譜送到顯示器進行顯示是：通過顯示程序將ARM收集的數據通過HDMI發送到顯示器進行顯示。

本發明同時保持一路高采樣率(Fs1)三路較低采樣率(Fs2，Fs3，Fs4)可同時滿足高寬帶監測和高精度監測的應用需求。且采用Zynq架構實現；由于Zynq同時集成了FPGA和ARM資源相當于傳統的“信號處理板+計算機”，具備高速并行處理能力以及高效的進程調度能力。現將所有的數字信號處理部分都放到FPGA中完成而非ARM完成，因FPGA的并行處理能力，最大程度上提升了對數據流的處理能力，降低了ARM處理器的資源消耗，使得其可以完成后續的顯示任務。采用Zynq架構可對多路信號進行實時并行處理，并將處理數據在終端進行顯示，從而可同時實現一路高寬帶信號粗略監測和多個窄帶信號的高精度監測。