CN106603454A - 一种gfsk数字双通道解调方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种GFSK数字双通道解调方法，其步骤为：基带信号同时分别经过正向预补偿滤波和负向预补偿滤波模块，预补偿值可由寄存器设置，根据***能够容忍的载波偏差范围设置不同的预补偿值dF；分别对基带信号预补偿滤波后，再对信号频偏进行精确估计，然后补偿滤波；然后再差分运算，结果即为发射端调制信号的包络；在相位差分后再经过去直流分量的模块；数据恢复时钟同步模块对输入信号处理后产生串行位解码输出，且产生对应的时钟信号，方便后一级可直接使用该时钟信号对位信号进行采样处理；然后数输出器根据前导信号质量的好坏来选择哪一路信号输出，不仅达得使用FFT模块的解调性能而且硬件资源占用少，易实现。
Description
技术领域
本发明涉及数字解调技术领域，具体为一种GFSK数字双通道解调方法。
背景技术
在1G以下载波频率，且支持数据率低到1Khz数量级。由于接收机的灵敏度和信号带宽有很大的关联，所以可以降低数据率来提高接收机灵敏度，当信号数据率在10khz数量级时，可以简单对前导码做平均运算进行频偏估计，但是数据率在1khz数量级时，信噪比会很差，很难通过做平均来进行频偏估算了。一般解决方法是对信号进行做FFT，求出频率偏差，但是FFT模块会占用很大的电路面积。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种GFSK数字双通道解调方法，分别对信号直接进行预补偿再解调，最后取出一路正确的数据输出，不仅达得使用FFT模块的解调性能而且硬件资源占用少，易实现，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种GFSK数字双通道解调方法，对中频正交信号进行ADC采样滤波，数字混频到基带，再对基带信号进行滤波，针对滤波后的基带信号处理，恢复码元信息及同步时钟，包括如下步骤：
(1)基带信号同时分别经过正向预补偿滤波和负向预补偿滤波模块，预补偿值可由寄存器设置，根据***能够容忍的载波偏差范围设置不同的预补偿值dF；
(2)分别对基带信号预补偿滤波后，再对信号频偏进行精确估计，然后补偿滤波；
(3)基带信号经过所有补偿滤波后，仍是IQ两路正交的基带信号,并对信号进行相位计算，然后再差分运算，结果即为发射端调制信号的包络；
(4)在相位差分后再经过去直流分量的模块；
(5)数据恢复时钟同步模块对输入信号处理后产生串行位解码输出，且产生对应的时钟信号，方便后一级可直接使用该时钟信号对位信号进行采样处理；
(6)每路数据恢复模块都有一个计数器Tpreamble作为前导信号质量侦测，然后数输出器根据前导信号质量的好坏来选择哪一路信号输出；
根据上述技术方案，所述步骤(2)中频偏补偿模块在频偏估算模块未确定频偏值时不工作，让基带信号直接通过，待频偏估算模块找到有效的前导码信号时，估算出频偏值，频偏补偿滤波模块开始工作。
根据上述技术方案，所述步骤(2)中频偏估算模块对相位差分检测器解出的信号进行固定点数采样，然后作单点FFT运算，计算它的功率谱；
如果功率谱P大于某一个设定的门限值时，一个计数器C值就加2；如果P小于这个门限值且这个计数器C值大于0，则计数器C减1；计算完一组后，再重新采样固定点数的信号进行单点FFT运算，计算它的功率谱，调整计数器C值；
如果这个计数器C值大于一设定的门限值时，则认为找到有效的前导序列信号；这时有一个平均器对这个固定采样点计算出平均值，此平均值即为频率偏移值Δf，会输出到频率补偿模块对原始信号进行补偿；然后频偏估算模块停止工作，保持住频率偏移值。
根据上述技术方案，所述步骤(2)中频率补偿模块在频率估算模块找到有效的前导序列后开始工作，使用一个累加器θ对Δf进行累加，θ值作补偿因子，然后使用一个复数乘法器对原始正交信号xin进行补偿运算，再结过滤波器进行信号滤波。
根据上述技术方案，所述步骤(4)中直流分量估计模块是对差分检测器解出的信号进行直流分量评估，然后减掉这个直流分量，其方法如下：
假设信号频率10k，采样频率200k,则采样窗口点数为40个，即两个bit符号的宽度；然后对这40个点数求当前平均值，求完后滑动窗口一次再求当前平均值；可由寄存器设置求多少个前导周期后，停止更新平均值。
根据上述技术方案，所述步骤(5)中数据恢复时钟同步模块内置一个循环计数器，在信号过零点时能够自动调整计数值以达到计数周期与标准周期同步，当计数器的值大于等于标准最大值时，对该周期内的输入采样点进行积分，积分值的符号即为所需的最终位解码输出，同时在该点输出同步时钟的上升沿，后面模块只需要使用该同步时钟的上升沿对位输出采样即可得到所需要的数据。
根据上述技术方案，所述步骤(6)中前导信号质量计算方法为：
用一个16位的移位寄存器存储位解码数据，每解出一个bit都会移入这个移位寄存器，把这个移位寄存器与前导序列比较，如果全对，则计数器Tpreamble加3，如果错误位数少于等于某一个门限值，则Tpreamble计数器加1，如果错误位数大于某一个门限值且计数器Tpreamble不为0，则计数器减1，当计数器Tpreamble大于某一个门限值时，则认为找到前导序列信号；而这个计算器的值即作为前导信号质量指示。
本发明的有益效果是：本发明分别对信号直接进行预补偿再解调，最后取出一路正确的数据输出，不仅达得使用FFT模块的解调性能而且硬件资源占用少，易实现。
附图说明
图1为本发明流程图；
图2为本发明发射端调制信号的包络示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例：
请参阅图1和图2，本发明提供一种技术方案：一种GFSK数字双通道解调方法，对中频正交信号进行ADC采样滤波，数字混频到基带，再对基带信号进行滤波，针对滤波后的基带信号处理，恢复码元信息及同步时钟，包括如下步骤：
(1)基带信号同时分别经过正向预补偿滤波和负向预补偿滤波模块，预补偿值可由寄存器设置，根据***能够容忍的载波偏差范围设置不同的预补偿值dF；基带信号在经过正负补偿滤波后，能够保证有一路信号满足后一级频偏精确估计补偿的要求；
例如要求在2.4k数据率下载波偏差能容忍正负15k，那么可以设置预补偿值为8k，假设原始信号偏了15k，则正向补偿滤波模块使偏差增加到了23k，而负向补偿滤波模块使偏差缩小到7k，再经过后面的精确频偏估计补偿，下面一路解调器就能解出正确的信号。假设原始信号偏了负15k，则负向补偿滤波模块使偏差增加到了23k，而正向补偿滤波模块使偏差缩小到7k，再经过后面的精确频偏估计补偿，上面一路解调器就能解出正确的信号。还有一种可能原始信号没有偏移，那么经过补偿后使上下两路信号都偏了8k,这时上下两路可能都能解出信号。
(2)分别对基带信号预补偿滤波后，再对信号频偏进行精确估计，然后补偿滤波；
频偏补偿模块在频偏估算模块未确定频偏值时不工作，让基带信号直接通过，待频偏估算模块找到有效的前导码信号时，估算出频偏值，频偏补偿滤波模块开始工作；
频偏估算模块对相位差分检测器解出的信号进行固定点数采样，然后作单点FFT运算，计算它的功率谱；
如果功率谱P大于某一个设定的门限值时，一个计数器C值就加2；如果P小于这个门限值且这个计数器C值大于0，则计数器C减1；计算完一组后，再重新采样固定点数的信号进行单点FFT运算，计算它的功率谱，调整计数器C值；
如果这个计数器C值大于一设定的门限值时，则认为找到有效的前导序列信号；这时有一个平均器对这个固定采样点计算出平均值，此平均值即为频率偏移值Δf，会输出到频率补偿模块对原始信号进行补偿；然后频偏估算模块停止工作，保持住频率偏移值；
频率补偿模块在频率估算模块找到有效的前导序列后开始工作，使用一个累加器θ对Δf进行累加，θ值作补偿因子，然后使用一个复数乘法器对原始正交信号xin进行补偿运算，再结过滤波器进行信号滤波；
(3)基带信号经过所有补偿滤波后，仍是IQ两路正交的基带信号,并对信号进行相位计算，然后再差分运算，结果即为发射端调制信号的包络；如图2，前面一段是补偿前的相们差分后的调制信号包络，后面一段是补偿后的相拉差分后的信号包络；
(4)在相位差分后再经过去直流分量的模块；
直流分量估计模块是对差分检测器解出的信号进行直流分量评估，然后减掉这个直流分量，其方法如下：
假设信号频率10k，采样频率200k,则采样窗口点数为40个，即两个bit符号的宽度；然后对这40个点数求当前平均值，求完后滑动窗口一次再求当前平均值；可由寄存器设置求多少个前导周期后，停止更新平均值；
(5)数据恢复时钟同步模块对输入信号处理后产生串行位解码输出，且产生对应的时钟信号，方便后一级可直接使用该时钟信号对位信号进行采样处理；
数据恢复时钟同步模块内置一个循环计数器，在信号过零点时能够自动调整计数值以达到计数周期与标准周期同步，当计数器的值大于等于标准最大值时，对该周期内的输入采样点进行积分，积分值的符号即为所需的最终位解码输出，同时在该点输出同步时钟的上升沿，后面模块只需要使用该同步时钟的上升沿对位输出采样即可得到所需要的数据；
(6)每路数据恢复模块都有一个计数器Tpreamble作为前导信号质量侦测，然后数输出器根据前导信号质量的好坏来选择哪一路信号输出；
前导信号质量计算方法为：
用一个16位的移位寄存器存储位解码数据，每解出一个bit都会移入这个移位寄存器，把这个移位寄存器与前导序列比较，如果全对，则计数器Tpreamble加3，如果错误位数少于等于某一个门限值，则Tpreamble计数器加1，如果错误位数大于某一个门限值且计数器Tpreamble不为0，则计数器减1，当计数器Tpreamble大于某一个门限值时，则认为找到前导序列信号；而这个计算器的值即作为前导信号质量指示。
本发明分别对信号直接进行预补偿再解调，最后取出一路正确的数据输出，不仅达得使用FFT模块的解调性能而且硬件资源占用少，易实现。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种GFSK数字双通道解调方法，其特征在于，对中频正交信号进行ADC采样滤波，数字混频到基带，再对基带信号进行滤波，针对滤波后的基带信号处理，恢复码元信息及同步时钟，包括如下步骤：
(1)基带信号同时分别经过正向预补偿滤波和负向预补偿滤波模块，预补偿值可由寄存器设置，根据***能够容忍的载波偏差范围设置不同的预补偿值dF；
(2)分别对基带信号预补偿滤波后，再对信号频偏进行精确估计，然后补偿滤波；
(3)基带信号经过所有补偿滤波后，仍是IQ两路正交的基带信号,并对信号进行相位计算，然后再差分运算，结果即为发射端调制信号的包络；
(4)在相位差分后再经过去直流分量的模块；
(5)数据恢复时钟同步模块对输入信号处理后产生串行位解码输出，且产生对应的时钟信号，方便后一级可直接使用该时钟信号对位信号进行采样处理；
(6)每路数据恢复模块都有一个计数器Tpreamble作为前导信号质量侦测，然后数输出器根据前导信号质量的好坏来选择哪一路信号输出。
2.根据权利要求1所述的一种GFSK数字双通道解调方法，其特征在于：所述步骤(2)中频偏补偿模块在频偏估算模块未确定频偏值时不工作，让基带信号直接通过，待频偏估算模块找到有效的前导码信号时，估算出频偏值，频偏补偿滤波模块开始工作。
3.根据权利要求1所述的一种GFSK数字双通道解调方法，其特征在于：所述步骤(2)中频偏估算模块对相位差分检测器解出的信号进行固定点数采样，然后作单点FFT运算，计算它的功率谱；
如果功率谱P大于某一个设定的门限值时，一个计数器C值就加2；如果P小于这个门限值且这个计数器C值大于0，则计数器C减1；计算完一组后，再重新采样固定点数的信号进行单点FFT运算，计算它的功率谱，调整计数器C值；
如果这个计数器C值大于一设定的门限值时，则认为找到有效的前导序列信号；这时有一个平均器对这个固定采样点计算出平均值，此平均值即为频率偏移值Δf，会输出到频率补偿模块对原始信号进行补偿；然后频偏估算模块停止工作，保持住频率偏移值。
4.根据权利要求1所述的一种GFSK数字双通道解调方法，其特征在于：所述步骤(2)中频率补偿模块在频率估算模块找到有效的前导序列后开始工作，使用一个累加器θ对Δf进行累加，θ值作补偿因子，然后使用一个复数乘法器对原始正交信号xin进行补偿运算，再结过滤波器进行信号滤波。
5.根据权利要求1所述的一种GFSK数字双通道解调方法，其特征在于：所述步骤(4)中直流分量估计模块是对差分检测器解出的信号进行直流分量评估，然后减掉这个直流分量，其方法如下：
假设信号频率10k，采样频率200k,则采样窗口点数为40个，即两个bit符号的宽度；然后对这40个点数求当前平均值，求完后滑动窗口一次再求当前平均值；可由寄存器设置求多少个前导周期后，停止更新平均值。
6.根据权利要求1所述的一种GFSK数字双通道解调方法，其特征在于：所述步骤(5)中数据恢复时钟同步模块内置一个循环计数器，在信号过零点时能够自动调整计数值以达到计数周期与标准周期同步，当计数器的值大于等于标准最大值时，对该周期内的输入采样点进行积分，积分值的符号即为所需的最终位解码输出，同时在该点输出同步时钟的上升沿，后面模块只需要使用该同步时钟的上升沿对位输出采样即可得到所需要的数据。
7.根据权利要求1所述的一种GFSK数字双通道解调方法，其特征在于：所述步骤(6)中前导信号质量计算方法为：
用一个16位的移位寄存器存储位解码数据，每解出一个bit都会移入这个移位寄存器，把这个移位寄存器与前导序列比较，如果全对，则计数器Tpreamble加3，如果错误位数少于等于某一个门限值，则Tpreamble计数器加1，如果错误位数大于某一个门限值且计数器Tpreamble不为0，则计数器减1，当计数器Tpreamble大于某一个门限值时，则认为找到前导序列信号；而这个计算器的值即作为前导信号质量指示。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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