[發(fā)明專利]一種低信噪比損失的FM信號解調(diào)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010623257.8
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111935047B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王健歡;張宗攀;雷靜;楊克元;韓小娟
• 申請（專利權(quán)）人: 西安空間無線電技術(shù)研究所
• 主分類號: H04L27/14
• 分類號: H04L27/14;H04L27/148
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 馬全亮

1.一種低信噪比損失的FM信號解調(diào)方法，其特征在于步驟如下：

(1)對模擬的FM調(diào)制信號進行數(shù)字采樣，生成需要處理的調(diào)頻信號；

(2)對所述調(diào)頻信號進行正交下變頻和低通濾波，經(jīng)過正交下變頻將調(diào)頻信號搬至零中頻，經(jīng)過低通濾波器濾除高頻分量和抑制帶外噪聲；

(3)對正交下變頻和低通濾波后的結(jié)果進行第一次CIC濾波，實現(xiàn)累加降速；

(4)對第一次CIC濾波后的結(jié)果進行數(shù)字鑒頻，對數(shù)字鑒頻得到的結(jié)果進行累積得到其中的直流分量，即載波頻偏；

(5)將所述載波頻偏作為補償量，再次進行正交下變頻和低通濾波，實現(xiàn)多普勒消除；

(6)對步驟(5)完成正交下變頻和低通濾波后的信號進行第二次CIC濾波；

(7)對第二次CIC濾波后的結(jié)果進行數(shù)字鑒頻，得到調(diào)制信號信息，實現(xiàn)對FM信號的解調(diào)；

模擬的FM調(diào)制信號表達式為：

其中，A為FM調(diào)制信號的幅度，ω_c為載波中心角頻率，t為時間，為調(diào)制信號的相位，k_f為調(diào)頻靈敏度，A_m為調(diào)制信號的幅度，ω_m為調(diào)制信號的角頻率，是考慮到輸入信號與本地信號由于不同步而產(chǎn)生的一個固定的相位差；

數(shù)字采樣后的調(diào)頻信號為：

其中，f_c為載波中心頻率，n為數(shù)字采樣后的時間；

所述步驟(2)對所述調(diào)頻信號進行正交下變頻和低通濾波，得到的結(jié)果為：

其中，S_I(n)為正交下變頻和低通濾波后的I路輸出信號，S_Q(n)為正交下變頻和低通濾波后的Q路輸出信號，cos(2πf_cn)為正交下變頻的I路本地信號，sin(2πf_cn)為正交下變頻的Q路本地信號；

所述步驟(3)對所述正交下變頻和低通濾波后的I路、Q路結(jié)果分別進行第一次CIC濾波，實現(xiàn)累加降速，具體為：

其中，S_I1(n)為I路第一次CIC濾波后的輸出結(jié)果，S_Q1(n)為Q路第一次CIC濾波后的輸出結(jié)果，N為第一次CIC濾波的累加點數(shù)；

所述步驟(4)對所述第一次CIC濾波后的結(jié)果進行數(shù)字鑒頻，對數(shù)字鑒頻得到的結(jié)果進行累積得到其中的直流分量，具體為：

(6.1)將I路、Q路第一次CIC濾波后的輸出結(jié)果按下式進行反正切運算，得到FM調(diào)制信號的相位信息：

其中，為FM調(diào)制信號的相位信息；

(6.2)對FM調(diào)制信號的相位信息進行一階微分運算，得到帶頻偏的調(diào)制信號，計算過程如下式：

其中，為解調(diào)出來的帶頻偏調(diào)制信號，為調(diào)制信號，為調(diào)制信號的頻偏，S′_Q1(n)為S_Q1(n)的一階微分運算結(jié)果，S_Q1(n)為當前時刻的取值，S_Q1(n-1)為前一時刻的取值，ΔT為當前時刻與前一時刻的時間差，S′_I1(n)為S_I1(n)的一階微分運算結(jié)果，S_I1(n)為當前時刻的取值，S_I1(n-1)為前一時刻的取值；

(6.3)對帶頻偏的調(diào)制信號通過累積時長ΔT得到信號中的直流分量，即載波頻偏

將所述步驟(5)對所述載波頻偏作為補償量，再次進行正交下變頻和低通濾波，實現(xiàn)多普勒消除，具體為：

其中，S_I11(n)為補償載波頻偏后的正交下變頻和低通濾波后的I路輸出信號，S_Q11(n)為補償載波頻偏后的正交下變頻和低通濾波后的Q路輸出信號；

將所述步驟(6)對所述正交下變頻和低通濾波后的信號進行第二次CIC濾波，具體為：

其中，S_I22(n)為I路第二次CIC濾波后的輸出結(jié)果，S_Q22(n)為Q路第二次CIC濾波后的輸出結(jié)果，M為第二次CIC濾波的累加點數(shù)且MN；

對所述步驟(7)所述第二次CIC濾波后的結(jié)果進行數(shù)字鑒頻，數(shù)字鑒頻的過程同步驟(4)，數(shù)字鑒頻后得到的結(jié)果為:

其中，為最終FM解調(diào)的輸出，m(n)為解調(diào)出來的調(diào)制數(shù)據(jù)。

2.一種基于權(quán)利要求1所述的低信噪比損失的FM信號解調(diào)方法實現(xiàn)的FM信號解調(diào)系統(tǒng)，其特征在于包括：

采樣模塊：對模擬的FM調(diào)制信號進行數(shù)字采樣，生成需要處理的調(diào)頻信號；

下變頻和濾波模塊：對所述調(diào)頻信號進行正交下變頻和低通濾波，經(jīng)過正交下變頻將調(diào)頻信號搬至零中頻，經(jīng)過低通濾波器濾除高頻分量和抑制帶外噪聲；

CIC濾波模塊：對正交下變頻和低通濾波后的結(jié)果進行CIC濾波，實現(xiàn)累加降速；

數(shù)字鑒頻模塊：對CIC濾波后的結(jié)果進行數(shù)字鑒頻，對數(shù)字鑒頻得到的結(jié)果進行累積得到其中的直流分量，即載波頻偏；將所述載波頻偏作為補償量，再次進行正交下變頻和低通濾波，實現(xiàn)多普勒消除，之后再次進行CIC濾波；對第二次CIC濾波后的結(jié)果進行數(shù)字鑒頻，得到調(diào)制信號信息，實現(xiàn)對FM信號的解調(diào)。