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CN105763497A - 基于Zynq的多信道AM及FM解调方法 - Google Patents

基于Zynq的多信道AM及FM解调方法 Download PDF

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CN105763497A
CN105763497A CN201610214262.7A CN201610214262A CN105763497A CN 105763497 A CN105763497 A CN 105763497A CN 201610214262 A CN201610214262 A CN 201610214262A CN 105763497 A CN105763497 A CN 105763497A
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CN
China
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demodulation
signal
fpga
zynq
multichannel
Prior art date
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Pending
Application number
CN201610214262.7A
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English (en)
Inventor
邓永国
莫舸舸
张笑语
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CHENGDU HUARI COMMUNICATION TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
CHENGDU HUARI COMMUNICATION TECHNOLOGY Co Ltd
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Publication date
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Circuits Of Receivers In General (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于Zynq的多信道AM及FM解调方法，所述的方法包括以下步骤：步骤一、命令下发及数据收集；步骤二、数字下变频；步骤三、AM解调或FM解调。本发明提供四路解调通道，可同时解调四个信道的AM/FM调制信号。由于需要大量逻辑资源的数字下变频及信号解调都放到FPGA中运算，而FPGA具备并行处理能力以及提供专用DSP资源，理论上FPGA进行解调的数据速率仅受限于FPGA的时钟速率(Zynq可达300MHz以上)；并且因其并行处理能力，在进行数字下变频和解调时可尽量提高信号精度(数据位宽)，在资源满足情况下不会影响FPGA运算的速度，完全满足多路信号的实时处理。

Description

基于Zynq的多信道AM及FM解调方法
技术领域
本发明涉及数字接收机解调技术领域，具体涉及一种基于Zynq的多信道AM及FM解调方法。
背景技术
AM和FM解调是数字接收机所必备的功能，解调过程中数据位宽(精度)将直接影响解调的质量和资源占用度；现有接收机实现解调的方式主要是通过FPGA采集信号获取I/Q分量，再将I/Q分量传送到计算机端，通过软件的方式进行解调，即采用“FPGA+计算机”架构。为了获得较高的解调精度，应尽量提高I/Q数据的位宽，而位宽提高将使得计算机资源占用迅速增长，导致CPU处理速度急剧下降，从而导致计算机无法兼顾其他应用的需求。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种基于Zynq的多信道AM及FM解调方法。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种基于Zynq的多信道AM及FM解调方法，所述的方法包括以下步骤：
步骤一、命令下发及数据收集
通过AXI总线下发数字DDC混频所需的解调载波频率值、滤波带宽参数、AM或FM解调选择参数；
步骤二、数字下变频
将接收到的信号与载波信号进行混频，将信号搬移到基带，并对其进行滤波和抽取降低数据速率，得到基带I/Q信号；
步骤三、AM解调或FM解调
当进行AM解调时，提取I/Q信号的幅度信息，根据正交解调原理，调制信号m(n)＝sqrt(I*I+Q*Q)；
当进行FM解调时，提取I/Q信号的相位信息，并对其进行微分操作，m(n)＝φ(n)-φ(n-1)；其中φ(n)＝arctg(Q/I)。
更进一步的技术方案是还包括：
步骤四、音频播放
通过AXI总线收集经过FPGA处理的解调数据，并通过ARM将解调后的音频数据送至扬声器进行播放。
更进一步的技术方案是步骤一还包括：ARM通过AXI总线设置包含四个信道的射频中心频点及带宽，得到中频信号。
更进一步的技术方案是步骤一还包括：分别设置四个信道的带宽及中心频点。
本发明针对计算机对于解调精度和数据处理速度无法兼顾的情况，将需要消耗大量运算资源的解调也一并放到FPGA中进行处理，只需将最终的解调数据送到计算机端。由于Zynq中集成了FPGA和ARM资源相当于“FPGA+计算机”架构，具备高速并行处理能力以及高效的进程调度能力，且采用Zynq平台可方便实现FPGA和ARM之间的数据交互。将需要大量运算的操作放到FPGA中，而ARM只需要进行命令控制和数据接收及播放，从而提高了对数据流的处理能力；终上所述，该应用选择在Zynq平台上实现，提供四通道AM/FM信号解调。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供四路解调通道，可同时解调四个信道的AM/FM调制信号。由于需要大量逻辑资源的数字下变频及信号解调都放到FPGA中运算，而FPGA具备并行处理能力以及提供专用DSP资源，理论上FPGA进行解调的数据速率仅受限于FPGA的时钟速率(Zynq可达300MHz以上)；并且因其并行处理能力，在进行数字下变频和解调时可尽量提高信号精度(数据位宽)，在资源满足情况下不会影响FPGA运算的速度，完全满足多路信号的实时处理。
附图说明
图1为本发明一个实施例的方法实现原理图。
图2为本发明一个实施例中第一通道的解调后音频波形图。
图3为本发明一个实施例中第二通道的解调后音频波形图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
下面结合附图及实施例对本发明的具体实施方式进行详细描述。
如图1所示，根据本发明的一个实施例，本实施例公开一种基于Zynq的多信道AM及FM解调方法，该方法的实现包括四个部分：命令下发及数据收集部分(ARM)；数字下变频部分(DDC)；解调部分；音频播放部分。
其中，命令下发部分及数据收集部分：该部分位于Zynq的ARM中，通过AXI总线与FPGA逻辑进行连接，通过AXI总线下发数字DDC混频所需的解调载波频率值、滤波带宽参数、AM/FM解调选择参数；同时通过AXI总线收集经过FPGA处理的解调数据，并将解调送到扬声器进行播放。
数字下变频部分：将接收到的信号与载波信号进行混频，将信号搬移到基带，并对其进行滤波和抽取降低数据速率，得到基带I/Q信号。
解调部分：当AM解调时，提取I/Q信号的幅度信息，根据正交解调原理，调制信号m(n)＝sqrt(I*I+Q*Q)；当FM解调时，提取I/Q信号的相位信息，并对其进行微分操作，m(n)＝φ(n)-φ(n-1)；其中φ(n)＝arctg(Q/I)。
音频播放部分：该部分通过ARM将解调后的音频数据送至扬声器进行播放。
具体的，本实施例基于Zynq的多信道AM及FM解调方法的控制流程如下：
第一步，ARM通过AXI总线设置包含四个信道的射频中心频点及带宽，得到中频信号。
第二步，分别设置四个信道的带宽及中心频点。
第三步，选择解调方式(AM/FM)。
第四步，解调数据通过AXI总线发送到ARM中。
第五步，ARM对解调数据进行相应处理后送到扬声器播放。
具体的，本实施例中若选定中频为70MHz，设置第一通道解调样式为AM解调，中心频率为1116KHz，带宽为8KHz，解调后音频波形如图2所示；关闭第一通道设置第二通道解调样式为FM解调，中心频率为89.4MHz，带宽设置为250KHz，解调后音频波形如图3所示。若需解调的多个信道是包含在一个射频带宽内，则可同时打开四路通道进行解调。
由于FPGA所具备高速的并行处理能力，适合于处理高速的数据流；ARM具备灵活的任务调度能力，适合与命令控制。Zynq同时集成了FPGA和ARM资源更利于两者的交互，本发明采用Zynq实现四个信道的同时解调；Zynq中的FPGA承担所有的数字信号处理任务，包括数字下变频及解调，ARM实现命令下发及音频处理及播放，能方便灵活的满足各项应用。
在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一个实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
尽管这里参照发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (4)

1.一种基于Zynq的多信道AM及FM解调方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：
步骤一、命令下发及数据收集
通过AXI总线下发数字DDC混频所需的解调载波频率值、滤波带宽参数、AM或FM解调选择参数；
步骤二、数字下变频
将接收到的信号与载波信号进行混频，将信号搬移到基带，并对其进行滤波和抽取降低数据速率，得到基带I/Q信号；
步骤三、AM解调或FM解调
当进行AM解调时，提取I/Q信号的幅度信息，根据正交解调原理，调制信号m(n)＝sqrt(I*I+Q*Q)；
当进行FM解调时，提取I/Q信号的相位信息，并对其进行微分操作，m(n)＝φ(n)-φ(n-1)；其中φ(n)＝arctg(Q/I)。
2.根据权利要求1所述的基于Zynq的多信道AM及FM解调方法，其特征在于还包括：
步骤四、音频播放
通过AXI总线收集经过FPGA处理的解调数据，并通过ARM将解调后的音频数据送至扬声器进行播放。
3.根据权利要求1所述的基于Zynq的多信道AM及FM解调方法，其特征在于所述的步骤一还包括：ARM通过AXI总线设置包含四个信道的射频中心频点及带宽，得到中频信号。
4.根据权利要求3所述的基于Zynq的多信道AM及FM解调方法，其特征在于所述的步骤一还包括：分别设置四个信道的带宽及中心频点。
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