CN108270705A - 一种调频信号的解调装置及解调方法 - Google Patents

一种调频信号的解调装置及解调方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及通信领域,公开了一种调频信号的解调装置及解调方法。该调频信号的解调装置包括:前向滤波器,用于获取携带有调频信号的最小相位信息的第一信号;补偿机构,用于根据反馈信号以及调频信号的初始相位,生成补偿信号;频偏消除器,用于根据补偿信号,消除第一信号中的残留频偏,得到第二信号;干扰消除器,用于根据反馈信号,消除第二信号的码间干扰,得到第三信号;自适应判决器,用于根据第三信号进行自适应判决,输出调频信号的解调结果。本发明实施方式,在调频信号的解调过程中,通过生成补偿信号来消除调频信号的残留频偏,避免了残留频偏对调频信号的解调结果的影响,使得FSK调频信号的解调过程更加精准,解调结果更加准确。

Description

一种调频信号的解调装置及解调方法
技术领域
本发明涉及通信领域,特别涉及一种调频信号的解调装置及解调方法。
背景技术
FSK(Frequency-shift keying,即频移健控)信号是一种用于进行高速数据传输的信号。调频信号作为调频信号在解调过程中,需要考虑到调频信号中残留的频偏。这些残留频偏存在使得调频信号的解调过程不是相关解调,从而影响调频信号的解调结果。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种调频信号的解调装置及解调方法,使得在调频信号的解调过程中,可自行消除调频信号中的残留频偏,从而提高调频信号的解调结果的精准性。
为解决上述技术问题,本发明的实施方式提供了一种调频信号的解调装置,包括:前向滤波器,用于获取携带有调频信号的最小相位信息的第一信号;补偿机构,用于根据反馈信号以及调频信号的初始相位,生成补偿信号;频偏消除器,用于根据补偿信号,消除第一信号中的残留频偏,得到第二信号;干扰消除器,用于根据反馈信号,消除第二信号的码间干扰,得到第三信号;自适应判决器,用于根据第三信号进行自适应判决,输出调频信号的解调结果。
本发明的实施方式还提供了一种调频信号的解调方法,包括:获取携带有调频信号的最小相位信息的第一信号;根据反馈信号以及调频信号的初始相位,生成补偿信号;根据补偿信号,消除第一信号中的残留频偏,得到第二信号;根据反馈信号,消除第二信号的码间干扰,得到第三信号;根据第三信号进行自适应判决,输出调频信号的解调结果。
本发明实施方式相对于现有技术而言,在调频信号的解调过程中,通过生成补偿信号来消除调频信号的残留频偏,从而避免了残留频偏对调频信号的解调结果的影响,使得FSK调频信号的解调过程更加精准,解调结果更加准确。
进一步地,补偿机构包括:鉴相器,用于根据反馈信号及第二信号,检测本地信号与调频信号的相位差,并输出第四信号;环路增益控制器,用于根据第四信号对环路的参数进行更新,获取相位控制字;初始相位估计器,用于根据本地信号估计出调频信号的初始相位;数字振荡器,用于根据相位控制字及调频信号的初始相位,生成所述补偿信号。
进一步地,解调装置还包括本地矢量产生器及反馈滤波器;自适应判决器还用于根据解调结果,获取判决结果,并根据判决结果,获取调制系数;本地矢量产生器用于根据调制系数及判决结果,预估出本地信号;反馈滤波器用于根据该本地信号,获取反馈信号。
进一步地,本地矢量产生器对调制系数与判决结果的乘积进行求和,并将求和的结果作为本地信号。
进一步地,自适应判决器通过在判决结果中,获取最大的判决结果对应的解调结果的值,并根据最大的判决结果对应的解调结果的值,计算调制系数。
附图说明
图1是根据本发明第一实施方式的调频信号的解调装置结构示意图;
图2是根据本发明第二实施方式的调频信号的解调装置结构示意图;
图3是根据本发明第三实施方式的调频信号的解调方法的流程图;
图4是根据本发明第四实施方式的补偿信号的获取流程图;
图5是根据本发明第四实施方式的反馈信号的获取流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而,本领域的普通技术人员可以理解,在本发明各实施方式中,为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是,即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改,也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种调频信号的解调装置。如图1所示,该解调装置包括前向滤波器11、补偿机构12、频偏消除器13、干扰消除器14及自适应判决器15。
前向滤波器11用于接收输入的调频信号(FSK信号,即图中的y(n)),并根据该调频信号,获取携带有调频信号的最小相位信息的第一信号。前向滤波器11将第一信号输出至频偏消除器13,频偏消除器13还会接收来自补偿机构12的补偿信号。频偏消除器13在接收到第一信号及补偿信号后,就可根据该补偿信号来消除第一信号中的残留频偏,生成第二信号。具体地说,
yrt(n)=ytd(n)×ej(nco(n)×β)
其中,yrt(n)为第二信号,ytd(n)为第一信号,nco(n)为补偿信号,β为补偿系数,n为序列索引。
在本实施方式中,补偿信号可由补偿机构12根据反馈信号及调频信号的初始相位生成。该反馈信号可根据自适应判决器15反馈输出的调制系数及判决结果得到。
频偏消除器13将第二信号输出至干扰消除器14。干扰消除器14在接收到第二信号时,根据反馈信号,消除第二信号的码间干扰,得到第三信号。
干扰消除器14将第三信号输出至自适应判决器15。自适应判决器15在接收到第三信号时,根据该第三信号进行自适应判决,输出调频信号的解调结果。
值得一提的是,干扰消除器14在自适应判决后会反馈输出判决结果及调制系数,本实施方式可根据将该输出的调制系数及判决结果生成反馈信号,并将生成的反馈信号分别输入补偿机构12及干扰消除器14。
本实施方式,在调频信号的解调过程中,通过生成补偿信号来消除调频信号的残留频偏,从而避免了残留频偏对调频信号的解调结果的影响,使得FSK调频信号的解调过程更加精准,解调结果更加准确。
本发明的第二实施方式涉及一种调频信号的解调装置。第二实施方式是在第一实施方式的基础上做的进一步改进,主要改进之处在于:第二实施方式进一步提供了一种补偿信号及反馈信号的获取方法。
如图2所示,本实施方式中,频偏消除器由乘法器实现,干扰消除器由加法器实现,补偿机构则包括鉴相器、环路增益控制器、初始相位估计器及数字振荡器。其中,
鉴相器可根据反馈信号及第二信号,检测本地信号与调频信号的相位差,输出第四信号。具体地说,
pdOut(n)=yti(n)*conj(yrt(n));
其中,pdOut(n)为鉴相器输出的第四信号,yti(n)为反馈信号,yrt(n)为第二信号。
鉴相器将第四信号输出至环路增益控制器。环路增益控制器根据该第四信号环路的参数进行更新,获取相位控制字。具体地,
其中,a取1、2……n,phyVec(n)为相位控制字,freqVec(n)为频率控制字,Kp为比便系数,Ki为积分系数。
环路增益控制器将相位控制字输出至数字振荡器。数字振荡器还接收来自初始相位估计器输出的初始相位的估计结果。本实施方式中,初始相位估计器可通过已知的本地信号估计出初始FSK信号的相位,并将该估计结果输出至数字振荡器。数字振荡器根据接收到的相位控制字及FSK信号初始相位的估计结果,生成补偿信号。具体地,
nco(n)=iniPhy+nco(n-1)+phyVec(n)
其中,iniPhy即为FSK信号初始相位的估计结果。
本实施方式中,调频信号的解调装置还包括本地矢量产生器及反馈滤波器。本地矢量产生器可根据自适应判决器输出的调制系数及判决结果,产生的预估的本地信号。具体地,
其中,symVec(n)为预估出的本地信号,dOut(a)为判决结果,hIdxT(a)为调制系数。
本实施方式中的反馈滤波器及前向滤波器是相对于成型滤波器的最小相位***。将预估的本地信号输入反馈滤波器,反馈滤波器即可根据该本地信号,获取反馈信号。
自适应判决器进行自适应判决后输出的判决结果为:
其中,ysd(n)为第三信号,hIdx(m)为调制系数,k为解调结果,可取1与-1,Re()表示取实,ArgMaxf(x),表示当f(x)取最大值时,x的取值。
代入,可得:
分别计算出k=-1及k=1时dOut(n)的值,在计算出所有的dOut(n)后,可获取最大的dOut(n)对应的k值,并根据该最大的dOut(n)对应的k值,计算调制系数,具体地,
本式中的k为即为最大的dOut(n)对应的k。
本发明的第三实施方式涉及一种调频信号的解调方法。本实施方式的具体流程如图3所示:
步骤301:获取携带有调频信号的最小相位信息的第一信号。
步骤302:根据反馈信号以及调频信号的初始相位,生成补偿信号。
该反馈信号可由自适应判决输出的调制系数及判决结果得到。本实施方式可通过已知的本地信号估计出初始FSK信号的相位,即调频信号的初始相位。
步骤303:根据该补偿信号,消除第一信号中的残留频偏,得到第二信号。
步骤304:根据该反馈信号,消除第二信号的码间干扰,得到第三信号。
步骤305:根据该第三信号进行自适应判决,输出调频信号的解调结果。
自适应判决后还会反馈输出判决结果及调制系数,本实施方式可根据将该输出的调制系数及判决结果生成反馈信号
上面各种方法的步骤划分,只是为了描述清楚,实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分,分解为多个步骤,只要包含相同的逻辑关系,都在本专利的保护范围内;对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计,但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
不难发现,本实施方式为与第一实施方式相对应的方法实施例,本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效,为了减少重复,这里不再赘述。相应地,本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。
本发明的第四实施方式涉及一种调频信号的解调方法。第四实施方式是在第三实施方式的基础上做的进一步改进,主要改进之处在于:第四实方式进一步提供了一种补偿信号及反馈信号的获取方法。
本实施方式中,根据反馈信号以及调频信号的初始相位生成补偿信号的具体流程如图4所示:
步骤401:根据反馈信号及第二信号,检测本地信号与所述调频信号的相位差,并输出第四信号。
pdOut(n)=yti(n)*conj(yrt(n));
其中,pdOut(n)为第四信号,yti(n)为反馈信号,yrt(n)为第二信号。
步骤402:根据该第四信号,获取相位控制字。
其中,phyVec(n)为相位控制字,freqVec(n)为频率控制字,Kp为比例系数,Ki为积分系数。
步骤403:估计调频信号的初始相位。
可通过已知的本地信号估计出初始FSK信号的相位。
步骤404:根据相位控制字及调频信号的初始相位,生成补偿信号。
nco(n)=iniPhy+nco(n-1)+phyVec(n)
其中,iniPhy即为FSK信号初始相位的估计结果。
另外,本实施方式可通过以下方式获取反馈信号,具体流程如图5所示:
步骤501:根据解调结果,获取判决结果,并根据该判决结果,获取调制系数。
判决结果为:
获取最大的dOut(n)对应的k值,并根据该最大的dOut(n)对应的k值,计算调制系数,具体地,
步骤502:根据该调制系数及判决结果,预估本地信号。
步骤503:根据该本地信号,获取反馈信号。
由于第二实施方式与本实施方式相互对应,因此本实施方式可与第二实施方式互相配合实施。第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效,在第二实施方式中所能达到的技术效果在本实施方式中也同样可以实现,为了减少重复,这里不再赘述。相应地,本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第二实施方式中。
本领域的普通技术人员可以理解,上述各实施方式是实现本发明的具体实施例,而在实际应用中,可以在形式上和细节上对其作各种改变,而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种调频信号的解调装置,其特征在于,包括:
前向滤波器,用于获取携带有调频信号的最小相位信息的第一信号;
补偿机构,用于根据反馈信号以及所述调频信号的初始相位,生成补偿信号;
频偏消除器,用于根据所述补偿信号,消除所述第一信号中的残留频偏,得到第二信号;
干扰消除器,用于根据所述反馈信号,消除所述第二信号的码间干扰,得到第三信号;
自适应判决器,用于根据所述第三信号进行自适应判决,输出所述调频信号的解调结果。
2.根据权利要求1所述的调频信号的解调装置,其特征在于,所述补偿机构包括:
鉴相器,用于根据所述反馈信号及所述第二信号,检测本地信号与所述调频信号的相位差,并输出第四信号;
环路增益控制器,用于根据所述第四信号对环路的参数进行更新,获取相位控制字;
初始相位估计器,用于根据本地信号估计出所述调频信号的初始相位;
数字振荡器,用于根据所述相位控制字及所述调频信号的初始相位,生成所述补偿信号。
3.根据权利要求1所述的调频信号的解调装置,其特征在于,所述解调装置还包括本地矢量产生器及反馈滤波器;
所述自适应判决器还用于根据所述解调结果,获取判决结果,并根据所述判决结果,获取调制系数;
所述本地矢量产生器用于根据所述调制系数及所述判决结果,预估出本地信号;
所述反馈滤波器用于根据所述本地信号,获取所述反馈信号。
4.根据权利要求3所述的调频信号的解调装置,其特征在于,所述本地矢量产生器对所述调制系数与所述判决结果的乘积进行求和,并将所述求和的结果作为所述本地信号。
5.根据权利要求3所述的调频信号的解调装置,其特征在于,所述自适应判决器通过在所述判决结果中,获取最大的判决结果对应的解调结果的值,并根据所述最大的判决结果对应的解调结果的值,计算所述调制系数。
6.一种调频信号的解调方法,其特征在于,包括:
获取携带有调频信号的最小相位信息的第一信号;
根据反馈信号以及所述调频信号的初始相位,生成补偿信号;
根据所述补偿信号,消除所述第一信号中的残留频偏,得到第二信号;
根据所述反馈信号,消除所述第二信号的码间干扰,得到第三信号;
根据所述第三信号进行自适应判决,输出所述调频信号的解调结果。
7.根据权利要求6所述的调频信号的解调方法,其特征在于,所述根据反馈信号以及所述调频信号的初始相位,生成补偿信号,具体包括:
根据所述反馈信号及所述第二信号,检测本地信号与所述调频信号的相位差,并输出第四信号;
根据所述第四信号,获取相位控制字;
根据所述相位控制字及所述调频信号的初始相位,生成所述补偿信号。
8.根据权利要求6所述的调频信号的解调方法,其特征在于,所述反馈信号通过以下方式得到:
根据所述解调结果,获取判决结果;
根据所述判决结果,获取调制系数;
根据所述调制系数及所述判决结果,预估出本地信号;
根据所述本地信号,获取所述反馈信号。
9.根据权利要求8所述的调频信号的解调方法,其特征在于,在根据所述调制系数及所述判决结果,预估出本地信号中,
对所述调制系数与所述判决结果的乘积进行求和,并将所述求和的结果作为所述本地信号。
10.根据权利要求8所述的调频信号的解调方法,其特征在于,所述根据判决结果,获取调制系数中,具体包括:
在输出的所述判决结果中,获取最大的判决结果对应的解调结果的值;
根据最大的判决结果对应的解调结果的值,计算所述调制系数。
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Address after: 201406 2211, room 2, 125 Guang Ying Road, South Bridge Town, Fengxian District, Shanghai.

Patentee after: Fengjia Technology (Shanghai) Co.,Ltd.

Address before: 201406 2211, room 2, 125 Guang Ying Road, South Bridge Town, Fengxian District, Shanghai.

Patentee before: PHYPLUS Inc.

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Patentee after: Fengjia Technology (Shanghai) Co.,Ltd.

Address before: 201406 2211, room 2, 125 Guang Ying Road, South Bridge Town, Fengxian District, Shanghai.

Patentee before: Fengjia Technology (Shanghai) Co.,Ltd.

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