一种广播信号在线监测和并行解调的系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种广播信号在线监测和并行解调的系统及方法，属于无线通信领 域。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着无线通信技术的飞速发展，无线广播接收机因具有简单的接收工具、 低廉的价格等优点，广泛应用于汽车、手机、电视等设备领域，可方便地在室内室外和船、车 等移动设备中接收广播信号。幅度调制和频率调制是无线广播的两种主要调制类型。相比 调幅收音机，调频广播接收机不仅具有较强的抗干扰能力，接收到的广播信号还具有高音 质和高稳定性等特点，因此得到了广泛的应用。
[0003] 随着调幅广播和调频广播的发展，近年来逐渐兴起的数字广播是广播系统的第三 代发展形式。传统模拟广播接收机在模拟信号的基础上采用模拟元器件来实现，具有声音 效果差、信号易衰落等缺点。数字广播接收机因具有高音质、抗干扰能力强、覆盖范围广、避 免衰落和多径等优点得到快速发展。
[0004] 数字广播接收机主要实现单通道广播接收功能，同一时间只能解调某一特定频率 的广播信号。但是，实际广播信号频率覆盖范围广，信号比较密集，在同一时刻会有多个不 同频率的广播信号同时到达，单通道广播接收机在同一时间只能接收一个频率值的信号， 需要通过在不同频道之间进行切换来接收不同频率的广播信号。频道之间的切换不仅会有 很大的延时，也会造成重要信息的丢失问题。
【发明内容】
[0005] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种广播信号在线监测 和并行解调的系统及方法，可以将不同频率的广播信号分离开来进行并行分析与处理，实 现了广播信号的多路并行监测和解调。
[0006] 技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0007] -种广播信号在线监测和并行解调的系统及方法，所述系统包括下变频模块、A/ D采样模块、数字信道化模块、信号监测模块、数字化正交解调模块、时域频谱显示器和扬声 器；所述数字信道化模块包括单速率滤波器组；所述数字化正交解调模块包括IQ正交解调 模块；所述信号检测模块中包括信号能量检测模块；
[0008] 所述数字信道化模块包括单速率滤波器组；假设//!,(Z)和为FFT的每级低阶 原型子滤波器，其中i为滤波器级数；所述单速率滤波器组选择长度为奇数并对称的半带 滤波器圮(2)和％(2)来替代FFT中低阶原型滤波器〇)和形成FFB结构，所述FFB 结构的各级子滤波器传递函数和七)和⑷通过将各级传递函数圮⑷和圮(z)中的Z 因子替换为Riz2i+1获得，其中J为j的L-I位编码的倒序码，j为FFB的第i级的第j个子 滤波器；
[0009] 下变频模块将采集到的广播信号下变频为中频信号；A/D采样模块将输入的所述 中频信号转换为数字信号；所述数字信号输入数字信道化模块，数字信道化模块采用单速 率滤波器组将接收到的数字信号信道划分为若干个子信道；信号监测模块采用自动搜索技 术对每个子信道的输出信号进行自动搜索，对搜索到的输出信号进行功率谱估计，得到输 出信号对应的功率谱密度和信号能量的频率分布；根据信道环境计算搜索门限值，所述信 号能量检测模块利用所述搜索门限对输出信号对应的功率谱密度进行存在性检测判断，判 断子信道的输出信号是否超过搜索门限值，若超过搜索门限值，则将输出信号所对应的子 信道与解调模块连接；所述IQ正交解调模块对接收到的信号进行解调，解调出的信号可分 为两路：一路通过频域时域显示器显示解调信号的时域频域图，另一路通过扬声器将解调 出的广播信号播放出来。
[0010] 进一步的，所述下变频模块采用PXI仪器。
[0011] 进一步的，所述L-I位编码的倒序码中的L= 6。
[0012] 进一步的，所述数字化正交解调模块中包括AM、DSB、SSB、FM和FM立体声五种信 号各自对应的解调模块，并且在每个信号对应的解调模块上设置模块使能端控制该模块的 运行。
[0013] 有益效果：本发明提供的一种广播信号在线监测和并行解调的系统及方法，实现 了广播信号的在线监测和并行解调系统，可以将不同频率的广播信号分离开进行并行监测 和解调，避免了频道切换带来的延时和信息丢失问题，可以提高广播系统的通信效率。此 夕卜，系统可以实现多种不同调制广播信号的并行监测和解调，通过设置解调类型选择不同 的解调模块，具有很大的灵活性。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明系统结构图；
[0015] 图2为本发明中基于分段STFT算法的数字信道化模块设计框图；
[0016] 图3为本发明中基于FFB算法的数字信道化模块设计框图；
[0017] 图4为本发明中基于FFB算法的64路信道划分的实现图；
[0018] 图5为本发明中监测模块的流程图；
[0019] 图6为本发明中数字化正交解调模块的一般模型；
[0020] 图7为本发明中多种解调模块集成的原理框图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0022] 如图1所示一种广播信号在线监测和并行解调的系统及方法，系统包括下变频模 块、A/D采样模块、数字信道化模块、信号监测模块、数字化正交解调模块和扬声器；所述数 字信道化模块包括单速率滤波器组；解调模块包括IQ正交解调模块；下变频模块采用PXI 仪器。
[0023] 下变频模块将采集到的广播信号下变频为中频信号；A/D采样模块将输入的所述 中频信号转换为数字信号；数字信号输入数字信道化模块，数字信道化模块中的单速率滤 波器组将接收到的数字信号将信道划分为若干个子信道；信号监测模块采用自动搜索技术 对每个子信道的输出信号进行自动搜索，对搜索到的输出信号进行功率谱估计，得到搜索 到的输出信号对应的功率谱密度和信号能量的频率分布；根据信道环境计算搜索门限，利 用所述搜索门限对功率谱密度进行存在性检测判断，判断子信道的输出信号是否超过门限 值，若超过门限值，则将输出信号所对应的子信道与解调模块连接；解调模块对接收到的信 号进行解调，最后通过扬声器将解调出的广播信号播放出来。
[0024] 本发明数字信道化模块采用单速率滤波器组来实现数字信道化。数字信道化模块 通过设计数字滤波器组将仪器采集到的数字广播信号进行信道划分。本发明采用的滤波器 组为单速率滤波器组，采用FFT和FFB两种算法来实现单速率滤波器组的设计，而FFT结构 和FFB结构本质上就是单速率滤波器组，所以数字信道化模块的关键是实现FFT结构与FFB 结构。单速率滤波器组指的是在实现数字信道化技术过程中设计的滤波器组对信号滤波前 后的信号采样率保持不变。本发明单速率滤波器组数字信道化技术的实现可以采用基于分 段STFT算法的数字信道化技术和基于FFB算法的数字信道化技术两种方法实现。
[0025] 如图2所示为基于分段STFT算法的数字信道化接收机的实现原理图，包括数据整 理模块、加窗模块、N点FFT运算模块和IFFT运算模块。采用基于分段STFT算法的数字信 道化接收机实现单速