本發(fā)明涉及通信軟件無線電，具體涉及一種數(shù)字接收機(jī)信號(hào)解調(diào)方法、系統(tǒng)、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、在數(shù)字接收機(jī)中，時(shí)常需要對(duì)所接收的數(shù)字信號(hào)的幅值和相位進(jìn)行計(jì)算，以完成解調(diào)和對(duì)數(shù)字信號(hào)的分析工作。

2、現(xiàn)有幅值運(yùn)算是通過軟硬件協(xié)同技術(shù)將原始信號(hào)由fpga硬件轉(zhuǎn)移至軟件系統(tǒng)中，借由高級(jí)編程語言中現(xiàn)有的平方、開方和三角運(yùn)算等函數(shù)實(shí)現(xiàn)，或者是在fpga中直接以dsp運(yùn)算的方式實(shí)現(xiàn)平方和開方運(yùn)算；這兩個(gè)解決方案都存在相當(dāng)大的缺陷，前者會(huì)占用大量系統(tǒng)中硬件與軟件之間的通信資源，且在信號(hào)采樣速率很高時(shí)，過于頻繁的幅值計(jì)算也會(huì)給軟件系統(tǒng)中的處理器帶來巨大的工作負(fù)擔(dān)；后者在占用大量硬件資源的同時(shí)，靈活性也欠佳，一旦輸入信號(hào)的位寬發(fā)生變化，則需要為幅值計(jì)算功能重新編寫程序，浪費(fèi)大量開發(fā)時(shí)間，而本發(fā)明中所設(shè)計(jì)的算法則可以通過直接改變模塊頂層中的參數(shù)配置來適應(yīng)新的信號(hào)位寬。同時(shí)大量dsp資源的使用也會(huì)造成系統(tǒng)運(yùn)行功耗劇增，不利于系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)。

3、然而，目前采用的這些幅值計(jì)算方法會(huì)大量占用硬件與軟件之間的通信資源，對(duì)后續(xù)數(shù)字信號(hào)的解調(diào)難以提供穩(wěn)定的輸入，導(dǎo)致信號(hào)解調(diào)準(zhǔn)確度較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于數(shù)字信號(hào)處理過程中消耗的dsp和bram等重要資源更多，而且計(jì)算結(jié)果精度較低的不足，本發(fā)明提出一種數(shù)字接收機(jī)信號(hào)解調(diào)方法、系統(tǒng)、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，通過多次將輸入復(fù)信號(hào)旋轉(zhuǎn)特定角度迭代逼近以求出相位和幅值，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

2、一種數(shù)字接收機(jī)信號(hào)解調(diào)方法，包括以下步驟：

3、采集數(shù)字接收機(jī)接收的數(shù)字信號(hào)，并將所述數(shù)字信號(hào)變換為復(fù)信號(hào)；

4、計(jì)算復(fù)信號(hào)的幅值和相位；

5、通過復(fù)信號(hào)的幅值和相位控制數(shù)字接收機(jī)前端放大器的放大倍率，將放大后的復(fù)信號(hào)輸入數(shù)字接收機(jī)的信號(hào)處理單元中，解調(diào)得到基帶數(shù)字信號(hào)；

6、其中，所述計(jì)算復(fù)信號(hào)的幅值和相位，具體包括以下步驟：

7、判斷復(fù)信號(hào)在xy坐標(biāo)系上的所屬象限；

8、根據(jù)復(fù)信號(hào)實(shí)部和虛部的絕對(duì)值，將該復(fù)信號(hào)旋轉(zhuǎn)至xy坐標(biāo)系的第一象限，并將實(shí)部和虛部?jī)烧咧凶畲蟮囊环浇粨Q至實(shí)部；

9、根據(jù)cordic迭代旋轉(zhuǎn)角度表確定復(fù)信號(hào)的旋轉(zhuǎn)角度和迭代次數(shù)；將復(fù)信號(hào)根據(jù)特定旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行多次迭代旋轉(zhuǎn)，直至最后一次迭代結(jié)果趨近于實(shí)軸，則輸出該復(fù)信號(hào)以及其迭代后的相位；

10、將輸出復(fù)信號(hào)的實(shí)部進(jìn)行誤差補(bǔ)償后作為輸出復(fù)信號(hào)的幅值，將迭代后的相位根據(jù)初始復(fù)信號(hào)所屬象限進(jìn)行還原后作為輸出復(fù)信號(hào)的相位。

11、進(jìn)一步地，所述判斷輸入復(fù)信號(hào)在xy坐標(biāo)系上的所屬象限是通過根據(jù)復(fù)信號(hào)實(shí)部和虛部值的大小不同來判斷復(fù)信號(hào)的所屬象限。

12、進(jìn)一步地，所述輸出復(fù)信號(hào)實(shí)部和虛部的計(jì)算式為：

13、xi+1＝xi-yitanθ

14、yi+1＝y(tǒng)i+xitanθ

15、其中，xi代表第i次迭代時(shí)實(shí)部的值，yi代表第i次迭代時(shí)虛部的值，xi+1代表第i+1次迭代時(shí)實(shí)部的值，yi+1代表第i+1次迭代時(shí)實(shí)部的值；θ表示旋轉(zhuǎn)角度，θ的正負(fù)表示旋轉(zhuǎn)的方向。

16、進(jìn)一步地，所述根據(jù)復(fù)信號(hào)實(shí)部和虛部的絕對(duì)值，將該復(fù)信號(hào)旋轉(zhuǎn)至xy坐標(biāo)系的第一象限，具體為選取復(fù)信號(hào)位于坐標(biāo)系上末端的點(diǎn)的坐標(biāo)，對(duì)該點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)同時(shí)取絕對(duì)值來將該點(diǎn)坐標(biāo)均轉(zhuǎn)為正數(shù)，以此將該復(fù)信號(hào)旋轉(zhuǎn)至xy坐標(biāo)系的第一象限。

17、進(jìn)一步地，所述輸出復(fù)信號(hào)的實(shí)部近似為該信號(hào)幅值的近似值，所述輸出復(fù)信號(hào)的幅值通過將該信號(hào)幅值的近似值與補(bǔ)償系數(shù)相乘得到。

18、本發(fā)明還包括一種數(shù)字接收機(jī)信號(hào)解調(diào)系統(tǒng)，包括：

19、采集模塊，用于采集數(shù)字接收機(jī)接收的數(shù)字信號(hào)，并將所述數(shù)字信號(hào)變換為復(fù)信號(hào)；

20、計(jì)算模塊，用于計(jì)算復(fù)信號(hào)的幅值和相位；

21、解調(diào)模塊，用于通過復(fù)信號(hào)的幅值和相位控制數(shù)字接收機(jī)前端放大器的放大倍率，將放大后的復(fù)信號(hào)輸入數(shù)字接收機(jī)的信號(hào)處理單元中，解調(diào)得到基帶數(shù)字信號(hào)；

22、其中，所述計(jì)算模塊包括：

23、判斷單元，用于判斷輸入復(fù)信號(hào)在xy坐標(biāo)系上的所屬象限；

24、旋轉(zhuǎn)單元，用于根據(jù)復(fù)信號(hào)實(shí)部和虛部的絕對(duì)值，將該復(fù)信號(hào)旋轉(zhuǎn)至xy坐標(biāo)系的第一象限，并將實(shí)部和虛部?jī)烧咧凶畲蟮囊环浇粨Q至實(shí)部；

25、迭代旋轉(zhuǎn)單元，用于根據(jù)cordic迭代旋轉(zhuǎn)角度表確定復(fù)信號(hào)的旋轉(zhuǎn)角度和迭代次數(shù)；將復(fù)信號(hào)根據(jù)特定旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行多次迭代旋轉(zhuǎn)，直至最后一次迭代結(jié)果趨近于實(shí)軸，則輸出該復(fù)信號(hào)以及其迭代后的相位；

26、幅值、相位輸出單元，用于將輸出復(fù)信號(hào)的實(shí)部進(jìn)行誤差補(bǔ)償后作為輸出復(fù)信號(hào)的幅值，將迭代后的相位根據(jù)初始復(fù)信號(hào)所屬象限進(jìn)行還原后作為輸出復(fù)信號(hào)的相位。

27、本發(fā)明還包括一種數(shù)字接收機(jī)信號(hào)解調(diào)計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器內(nèi)的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的數(shù)字接收機(jī)信號(hào)解調(diào)方法的步驟。

28、本發(fā)明還包括一種可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序包括程序指令，所述程序指令被處理器執(zhí)行時(shí)，用于執(zhí)行所述的數(shù)字接收機(jī)信號(hào)解調(diào)方法的步驟。

29、本發(fā)明提供了一種數(shù)字接收機(jī)信號(hào)解調(diào)方法、系統(tǒng)、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，具備以下有益效果：

30、本發(fā)明采用cordic算法對(duì)輸入復(fù)信號(hào)的幅值和相位進(jìn)行計(jì)算，通過簡(jiǎn)單的加法和移位計(jì)算代替了原本復(fù)雜的平方、開方和三角函數(shù)運(yùn)算，使其可以在fpga中實(shí)現(xiàn)。同時(shí)根據(jù)其迭代的特性采取了流水線結(jié)構(gòu)，增大了數(shù)據(jù)的吞吐量，提高了數(shù)據(jù)運(yùn)算效率。采用查表的形式替換了部分運(yùn)算，節(jié)省了資源開銷；通過多次將輸入復(fù)信號(hào)旋轉(zhuǎn)特定角度迭代逼近以求出相位和幅值。相較于直接調(diào)用ip核，該計(jì)算方法消耗的dsp和bram等重要資源更少，而且計(jì)算結(jié)果精度更高；依據(jù)輸入復(fù)信號(hào)的幅值和相位控制數(shù)字接收機(jī)的前端放大器，對(duì)信號(hào)的幅值形成閉環(huán)控制，可以穩(wěn)定數(shù)字信號(hào)的幅值為后續(xù)的解調(diào)算法提供穩(wěn)定的輸入，提升信號(hào)解調(diào)的準(zhǔn)確度，在保障相同解調(diào)性能的情況下，可以減少數(shù)字接收機(jī)的硬件資源消耗。

技術(shù)特征：

1.一種數(shù)字接收機(jī)信號(hào)解調(diào)方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字接收機(jī)信號(hào)解調(diào)方法，其特征在于，所述判斷輸入復(fù)信號(hào)在xy坐標(biāo)系上的所屬象限是通過根據(jù)復(fù)信號(hào)實(shí)部和虛部值的大小不同來判斷復(fù)信號(hào)的所屬象限。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字接收機(jī)信號(hào)解調(diào)方法，其特征在于，所述輸出復(fù)信號(hào)實(shí)部和虛部的計(jì)算式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字接收機(jī)信號(hào)解調(diào)方法，其特征在于，所述根據(jù)復(fù)信號(hào)實(shí)部和虛部的絕對(duì)值，將該復(fù)信號(hào)旋轉(zhuǎn)至xy坐標(biāo)系的第一象限，具體為選取復(fù)信號(hào)位于坐標(biāo)系上末端的點(diǎn)的坐標(biāo)，對(duì)該點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)同時(shí)取絕對(duì)值來將該點(diǎn)坐標(biāo)均轉(zhuǎn)為正數(shù)，以此將該復(fù)信號(hào)旋轉(zhuǎn)至xy坐標(biāo)系的第一象限。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字接收機(jī)信號(hào)解調(diào)方法，其特征在于，所述輸出復(fù)信號(hào)的實(shí)部近似為該信號(hào)幅值的近似值，所述輸出復(fù)信號(hào)的幅值通過將該信號(hào)幅值的近似值與補(bǔ)償系數(shù)相乘得到。

6.一種數(shù)字接收機(jī)信號(hào)解調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

7.一種數(shù)字接收機(jī)信號(hào)解調(diào)計(jì)算機(jī)設(shè)備，其特征在于，包括：存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器內(nèi)的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的數(shù)字接收機(jī)信號(hào)解調(diào)方法的步驟。

8.一種可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序包括程序指令，所述程序指令被處理器執(zhí)行時(shí)，用于執(zhí)行權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的數(shù)字接收機(jī)信號(hào)解調(diào)方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種數(shù)字接收機(jī)信號(hào)解調(diào)方法、系統(tǒng)、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，涉及通信軟件無線電技術(shù)領(lǐng)域，該方法包括：獲取復(fù)信號(hào)，并判斷其在坐標(biāo)系上的所屬象限；根據(jù)復(fù)信號(hào)實(shí)部和虛部的絕對(duì)值，將該復(fù)信號(hào)旋轉(zhuǎn)至坐標(biāo)系的第一象限；確定復(fù)信號(hào)的旋轉(zhuǎn)角度和迭代次數(shù)；將復(fù)信號(hào)根據(jù)特定旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行多次迭代旋轉(zhuǎn)，直至最后一次迭代結(jié)果趨近于實(shí)軸，輸出該復(fù)信號(hào)以及其迭代后的相位；將輸出復(fù)信號(hào)的實(shí)部進(jìn)行誤差補(bǔ)償后作為輸出復(fù)信號(hào)的幅值，將迭代后的相位根據(jù)初始復(fù)信號(hào)所屬象限進(jìn)行還原后作為輸出復(fù)信號(hào)的相位；該方法根據(jù)其迭代的特性采取了流水線結(jié)構(gòu)，增大了數(shù)據(jù)的吞吐量，提高了數(shù)據(jù)運(yùn)算效率。采用查表的形式替換了部分運(yùn)算，節(jié)省了資源開銷。

技術(shù)研發(fā)人員：石玉,李銘睿,尉旭波,雷瑤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9