多个偏移载波调幅信号的优选和解调方法技术

本发明专利技术提出的一种多个偏移载波调幅信号的优选和解调方法，旨在提供一种能够从多个偏移载波调幅信号中优选出一路载噪比最高的调幅信号进行正确解调，同时对其他偏移载波信号进行抑制的方法。本发明专利技术通过下述技术方案予以实现：在偏移载波通信系统中，模数转换芯片对接收机输出的中频信号进行带通采样，经数字下变频后变换为基带信号；接着对基带信号进行N点FFT和频谱校正，通过搜索频谱幅度的最大值来确定最佳载波的频率偏移量；然后通过频偏校正和低通滤波的方法来滤除带外其他的偏移载波调幅信号，降低干扰；最后进行调幅解调，恢复出话音信号。本发明专利技术能够降低干扰，能够正确解调出一路质量最好的话音信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信领域，主要涉及一种民航地空甚高频(VHF)通信系统，特别是偏移载波通信系统中机载电台接收端多个偏移载波调幅信号的优选和解调方法。
技术介绍
在民航地空甚高频(VHF)通信中，常采用偏移载波通信系统来解决空域覆盖的问题。偏移载波通信系统，也称为同频异址通信系统，将同一工作频率的多个地面电台设置于不同的地理位置。当飞机进入覆盖空域后，地面控制中心通过有线网络控制多个地面电台同时发射信号，以保证机载电台至少能接收到其中一个信号。同样地，机载电台发射的信号也至少能被其中一个地面电台接收到。在偏移载波通信系统中，为了避免同频干扰，地面电台发射信号的载波频率存在不同程度的偏移。在国际民航公约附件10第三卷中，对偏移载波通信系统中载波频率的偏移量和稳定度进行了如表1所示的规定。表1载波频率的偏移量和稳定度从表1中可以看出，在偏移载波通信系统中，偏移载波的数量为2～5个，载波频率的偏移量为4kHz～8kHz。在实际通信过程中，由于载波频率稳定度和多普勒频移的影响，无法对机载电台接收信号的载波频率进行预计，必须进行实时检测。在地空通信过程中，当地面控制中心控制多个地面电台同时发射时，机载电台通常会接收到多个偏移载波的调幅信号。当飞机只与其中一个地面电台的距离较近时，机载电台接收到的信号是由一个强信号和多个弱信号组成的混合信号。这种情况下，多个弱信号对强信号形成的干扰相对较小，因此对解调的影响也较小。然而，当飞机与多个地面电台的距离均较近时，机载电台接收到的信号是由多个强信号和若干个弱信号组成的混合信号。由于多个强信号的幅度相近，并且载波频率间隔很小，所以多个强信号之间形成较强的干扰，对话音解调造成较大的影响。调幅信号的常规解调方法包括包络检波法和锁相环相干解调法。如果采用包络检波法对多个偏移载波调幅信号进行解调，由于混合信号的包络已经发生了变化，直接进行包络检波，无法得到正确的话音信号。如果采用锁相环相干解调法对多个偏移载波调幅信号进行解调，由于多个较强的调幅信号互相影响，锁相环不能将本地载波频率锁定在其中的一个调幅信号的载波频率上，所以无法实现相干解调。为了实现正常的话音通信，要求机载电台具备信号优选功能，即从接收的信号中选出一个载噪比最高的信号进行解调，但现有的甚高频通信电台还不具备该功能。目前，对于信号优选功能的研究，主要集中在地面电台解调后多路话音信号的优选问题上，而对于机载电台接收的多个偏移载波调幅信号的优选及解调，现有的方法主要针对单个调幅信号的情况，无法对多个偏移载波调幅信号进行正确解调。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的不足之处，提供一种能够从接收的多个偏移载波调幅信号中优选出一路载噪比最高的调幅信号进行正确解调，同时对带外其它偏移载波调幅信号进行抑制，能够降低干扰、提高话音质量的优选和解调方法。上述目的可以通过以下措施来达到。本专利技术提供的本专利技术提供的一种多个偏移载波调幅信号的解调方法，其特征在于包括如下步骤：在偏移载波通信系统中，在机载电台接收端，模数转换芯片101对接收机输出的中频信号进行带通采样，得到数字中频信号s(n)；数字下变频模块102利用本地第一直接数字频率合成器DDS产生两路正交载波对s(n)进行正交混频，然后通过级联积分梳状CIC抽取滤波器和有限长单位冲击响应FIR抽取滤波器进行抽取和滤波，得到降低采样率的I、Q基带信号d(n)；快速傅里叶变换FFT模块103对d(n)加汉宁窗，然后进行N点FFT计算，得到频谱X(k)；频谱校正模块104根据能量重心法的幅度校正公式，利用X(k)进行频谱校正，得到N个校正后的频谱幅度值A(k)；频谱搜索模块105在A(k)中搜索最大值Amax及对应的频点位置K；频偏计算模块106根据能量重心法的频率校正公式，利用所述K值计算对应的频率值，获得I、Q基带信号中幅度最大、载噪比最高的载波的频率偏移量Δf；频偏校正模块107通过本地第二DDS产生频率为所述Δf的正交载波对d(n)进行正交混频，实现频偏校正，得到频偏校正后的I、Q基带信号d′(n)；低通滤波模块108对利用FIR滤波器对d′(n)进行低通滤波，滤除带外其它的偏移载波调幅信号，得到只含一路调幅信号的I、Q基带信号d″(n)；调幅解调模块109利用坐标旋转数字计算算法CORDIC计算d″(n)的幅度，从而正确解调出话音信号。本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果：(1)能够对偏移载波调幅信号进行正确解调。本专利技术利用偏移载波调幅信号的频谱特征，在频域搜索频谱幅度最大的载波，然后通过频偏校正和低通滤波的办法，降低带外其它偏移载波调幅信号的干扰，并且只对其中载噪比最高的调幅信号进行解调，解决了现有技术只能针对单个调幅信号，不能对多个偏移载波调幅信号进行正确解调的缺陷。(2)提高了载波频率和幅度估计的精度。由于FFT存在能量泄漏和栅栏效应，直接计算的频率值和幅度值存在较大的误差，所以本专利技术利用能量重心法对频率值和幅度值进行校正，提高了载波频率和幅度估计的精度，从而有效提高了找到频谱幅度最大值的载波的准确率。(3)有效降低了其它偏移载波调幅信号的干扰。本专利技术在搜索到频谱幅度最大的载波后，利用估计的载波频率偏移量进行频偏校正，同时通过低通滤波的方法有效降低了其它偏移载波调幅信号的干扰，提高了解调后的话音质量。(4)可以获得最佳的话音质量。本专利技术从接收的多个信号中优选出一路载波幅度最大的调幅信号进行解调，由于解调前的载噪比最高，因此解调后可以获得信噪比最好的话音信号。本专利技术可对多个偏移载波调幅信号进行优选和解调，特别适用于机载电台接收端多个调幅信号的优选和解调处理。附图说明图1是本专利技术多个偏移载波调幅信号的优选和解调方法的原理框图。图2是图1中频谱搜索模块(105)进行频谱搜索的流程图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例，对本专利技术进行详细说明。本专利技术以民航地空通信中常用的3载波偏移通信系统为例进行说明。参阅图1。在本专利技术描述的实施例中，机载电台接收端偏移载波调幅信号的优选和解调方法，可以采用如下步骤来实现：(1)带通采样模数转换芯片(101)对机载电台接收机输出的中频信号进行带通采样，得到数字中频信号s(n)，s(n)可以表示为s(n)=Σi=13Ai[1+m(n)]cos[2πn(fc+Δfi)/fs]]]>式中，Ai为载波幅度，m(n)为话音调制信号，f本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多个偏移载波调幅信号的优选和解调方法，其特征在于包括如下步骤：在偏移载波通信系统中，在机载电台接收端，模数转换芯片(101)对接收机输出的中频信号进行带通采样，得到数字中频信号s(n)；数字下变频模块(102)利用本地第一直接数字频率合成器DDS产生两路正交载波对s(n)进行正交混频，然后通过级联积分梳状CIC抽取滤波器和有限长单位冲击响应FIR抽取滤波器进行抽取和滤波，得到降低采样率的I、Q基带信号d(n)；快速傅里叶变换FFT模块(103)对d(n)加汉宁窗，然后进行N点FFT计算，得到频谱X(k)；频谱校正模块(104)根据能量重心法的幅度校正公式，利用X(k)进行频谱校正，得到N个校正后的频谱幅度值A(k)；频谱搜索模块(105)在A(k)中搜索最大值Amax及对应的频点位置K；频偏计算模块(106)根据能量重心法的频率校正公式，利用所述K值计算对应的频率值，获得I、Q基带信号中幅度最大、载噪比最高的载波的频率偏移量Δf；频偏校正模块(107)通过本地第二DDS产生频率为所述Δf的正交载波对d(n)进行正交混频，实现频偏校正，得到频偏校正后的I、Q基带信号d′(n)；低通滤波模块(108)对利用FIR滤波器对d′(n)进行低通滤波，滤除带外其它的偏移载波调幅信号，得到只含一路调幅信号的I、Q基带信号d″(n)；调幅解调模块(109)利用坐标旋转数字计算算法CORDIC计算d″(n)的幅度，从而正确解调出话音信号。...

【技术特征摘要】
1.一种多个偏移载波调幅信号的优选和解调方法，其特征在于包括如下步骤：在偏移载波通信系统中，在机载电台接收端，模数转换芯片(101)对接收机输出的中频信号进行带通采样，得到数字中频信号s(n)；数字下变频模块(102)利用本地第一直接数字频率合成器DDS产生两路正交载波对s(n)进行正交混频，然后通过级联积分梳状CIC抽取滤波器和有限长单位冲击响应FIR抽取滤波器进行抽取和滤波，得到降低采样率的I、Q基带信号d(n)；快速傅里叶变换FFT模块(103)对d(n)加汉宁窗，然后进行N点FFT计算，得到频谱X(k)；频谱校正模块(104)根据能量重心法的幅度校正公式，利用X(k)进行频谱校正，得到N个校正后的频谱幅度值A(k)；频谱搜索模块(105)在A(k)中搜索最大值Amax及对应的频点位置K；频偏计算模块(106)根据能量重心法的频率校正公式，利用所述K值计算对应的频率值，获得I、Q基带信号中幅度最大、载噪比最高的载波的频率偏移量Δf；频偏校正模块(107)通过本地第二DDS产生频率为所述Δf的正交载波对d(n)进行正交混频，实现频偏校正，得到频偏校正后的I、Q基带信号d′(n)；低通滤波模块(108)对利用FIR滤波器对d′(n)进行低通滤波，滤除带外其它的偏移载波调幅信号，得到只含一路调幅信号的I、Q基带信号d″(n)；调幅解调模块(109)利用坐标旋转数字计算算法CORDIC计算d″(n)的幅度，从而正确解调出话音信号。
2.如权利要求1所述的多个偏移载波调幅信号的优选和解调方法，其特征在于：模数转换芯片(101)对机载电台接收机输出的中频信号进行带通采样，得到数字中频信号s(n)，s(n)可以表示为
式中，Ai为载波幅度，m(n)为话音调制信号，fc为载波频率，Δfi为第i路调幅信号的载波频率偏移量，fs为采样频率，i为自然数。
3.如权利要求2所述的多个偏移载波调幅信号的优选和解调方法，其特征在于：fs满足带通采样定理
式中，B为中频信号的带宽；n为大于0的整数，并且n的取值应使fs满足fs≥2B。
4.如权利要求1所述的多个偏移载波调幅...

【专利技术属性】
技术研发人员：管海清，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51