基于fpga调幅解调的射频电平值计算方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及通信技术领域，提供一种基于FPGA调幅解调的射频电平值计算方法及装置，以解决目前计算射频电平值效率不高的问题，该装置包括调幅解调模块和射频电平值计算模块，其中调幅解调模块包括求平方和单元和开平方单元。本发明提出的技术方案基于FPGA实现了AM解调算法，从AM解调输出的数据可以简便、高效、可靠的对多种检波方式的RF电平值进行计算，与现有技术中采用计算机进行射频电平值计算的方法相比，本发明提升了射频电平值计算效率，降低了计算机资源占用，减小了设备体积和功耗，降低了数据传输带宽，总体提升了接收机设计性能。
【专利说明】
基于FPGA调幅解调的射频电平值计算方法及装置
技术领域
[0001]本发明属于通信技术领域，特别涉及一种基于FPGA调幅解调的射频电平值计算方 法及装置。
【背景技术】
[0002] 在频谱监控领域，射频电平值是ITU(International Telecommunications Union 国际电信联盟)规定的必须测量的指标之一，目前国内的接收机产品都具备这一指标的测 量、显示功能。
[0003] 目前通用的一种射频电平值指标计算方法是:接收机底层硬件将经过下变频处理 的IQ数据上传至计算机（台式机、单板计算及或其他嵌入式微处理器），计算机采用相应的 算法处理IQ数据，计算出对应于多种检波方式(RMS、AVG、PK、SA等）的射频电平值。
[0004] 上述计算RF电平值的方法的优点在于：
[0005] (I)IQ数据容易获取；
[0006] (2)计算机能够较灵活的生成多种检波算法；
[0007] (3)已有算法能够很方便的进行变更。
[0008] 缺点在于：
[0009] (I)IQ数据的传输率受到计算机传输带宽的限制；
[0010] (2)计算机处理计算密集的任务时往往受到资源的限制，当前的计算机性能不足 以支持足够快的实时处理；
[0011] (3)计算机的并发能力不足，计算点数过大的（如8192点以上)数据电平时，会影响 到其他进程的运行；
[0012] ⑷功耗更大；
[0013] (5)体积更大。
[0014] 因此，通过计算机处理IQ数据计算射频电平值，会极大的影响接收机的性能，此种 计算方法已经不太适合于目前的高性能接收机。
【发明内容】
[0015] 【要解决的技术问题】
[0016] 本发明的目的是提供一种基于FPGA调幅解调的射频电平值计算方法及装置，以解 决目前计算射频电平值效率不高的问题。
[0017] 【技术方案】
[0018] 本发明是通过以下技术方案实现的。
[0019] 本发明首先涉及一种基于FPGA调幅解调的射频电平值计算方法，包括步骤：
[0020] A、将输入信号的I路和Q路的数据分别通过一个乘法器与自身相乘，分别得到I路 数据的平方、Q路数据的平方，将平方后得到的值通过加法器相加得到I路数据和Q路数据的 平方和Sl;
[0021] B、对I路数据和Q路数据的平方和SI进行开平方，得到输入信号的幅值S2;
[0022] C、根据输入信号的检波方式、I路数据和Q路数据的平方和S1、输入信号的幅值S2， 计算输入信号的射频电平值。
[0023] 作为一种优选的实施方式，所述步骤B中采用CORDIC方法对I路数据和Q路数据的 平方和Sl进行开平方。
[0024]作为另一种优选的实施方式，所述步骤C根据输入信号的检波方式，计算输入信号 的射频电平值的方法为：
[0025] 如果检波方式为峰值检波，对数据流S2取最大值则得到输入信号的射频电平值；
[0026] 如果检波方式为均方根检波，对数据流Sl取和后求平均，再开平方得到输入信号 的射频电平值；
[0027] 如果检波方式为平均值检波，对数据流S2取平均值得到输入信号的射频电平值；
[0028] 如果检波方式为采样检波，取数据流Sl的第一个值作为输入信号的射频电平值。
[0029] 本发明还涉及一种基于FPGA调幅解调的射频电平值计算装置，包括调幅解调模块 和射频电平值计算模块，所述调幅解调模块包括求平方和单元和开平方单元，
[0030] 所述求平方和单元被配置成:将输入信号的I路和Q路的数据分别通过一个乘法器 与自身相乘，分别得到I路数据的平方、Q路数据的平方，将平方后得到的值通过加法器相加 得到I路数据和Q路数据的平方和Sl;
[0031] 所述开平方单元被配置成:对I路数据和Q路数据的平方和Sl进行开平方，得到输 入信号的幅值S2;
[0032]所述射频电平值计算模块被配置成:根据输入信号的检波方式、I路数据和Q路数 据的平方和S1、输入信号的幅值S2,计算输入信号的射频电平值。
[0033]作为一种优选的实施方式，所述开平方单元采用CORDIC方法对I路数据和Q路数据 的平方和Sl进行开平方。
[0034]作为另一种优选的实施方式，所述射频电平值计算模块具体被配置成：
[0035]如果检波方式为峰值检波，对数据流S2取最大值则得到输入信号的射频电平值；
[0036] 如果检波方式为均方根检波，对数据流Sl取和后求平均，再开平方得到输入信号 的射频电平值；
[0037] 如果检波方式为平均值检波，对数据流S2取平均值得到输入信号的射频电平值； [0038]如果检波方式为采样检波，取数据流Sl的第一个值作为输入信号的射频电平值。 [0039]【有益效果】
[0040]本发明提出的技术方案具有以下有益效果：
[0041]本发明基于FPGA实现了 AM解调算法，从AM解调输出的数据可以简便、高效、可靠的 对多种检波方式的RF电平值进行计算，与现有技术中采用计算机进行射频电平值计算的方 法相比，本发明提升了射频电平值计算效率，降低了计算机资源占用，减小了设备体积和功 耗，降低了数据传输带宽，总体提升了接收机设计性能。
【附图说明】
[0042]图1为本发明的实施例一提供的基于FPGA调幅解调的射频电平值计算装置原理框 图。
【具体实施方式】
[0043] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的【具体实施方式】 进行清楚、完整的描述。
[0044] 实施例一
[0045]图1为本发明实施例一提供的基于FPGA调幅解调的射频电平值计算装置原理框 图，该装置基于FPGA实现，具体地，如图1所示，该装置包括调幅解调模块和射频电平值计算 模块，其中调幅解调模块包括求平方和单元和开平方单元。
[0046]求平方和单元被配置成:将输入信号的I路和Q路的数据分别通过一个乘法器与自 身相乘，分别得到I路数据的平方、Q路数据的平方，将平方后得到的值通过加法器相加得到 I路数据和Q路数据的平方和Sl。
[0047]开平方单元被配置成:对I路数据和Q路数据的平方和Sl进行开平方，得到输入信 号的幅值S2,该值即为输入信号的AM解调结果。具体地，本实施例中，开平方单元采用 CORD IC方法对I路数据和Q路数据的平方和S1进行开平方。
[0048] 射频电平值计算模块被配置成:根据输入信号的检波方式、I路数据和Q路数据的 平方和S1、输入信号的幅值S2,计算输入信号的射频电平值。具体地，射频电平值计算模块 被配置成：
[0049] 如果检波方式为峰值检波(PK)，对数据流S2取最大值则得到输入信号的射频电平 值；
[0050] 如果检波方式为均方根检波(RMS)，对数据流Sl取和后求平均，再开平方得到输入 信号的射频电平值；
[0051] 如果检波方式为平均值检波(AVG)，对数据流S2取平均值得到输入信号的射频电 平值；
[0052]如果检波方式为采样检波(SA)，取数据流Sl的第一个值作为输入信号的射频电平 值。
[0053]采用实施例一中的装置实现的基于FPGA调幅解调的射频电平值计算方法可以参 考下述具体方法实施例。
[0054] 实施例二
[0055] 实施例二提供一种基于FPGA调幅解调的射频电平值计算方法，该方法包括步骤：
[0056] (1)、将输入信号的I路和Q路的数据分别通过一个乘法器与自身相乘，分别得到I 路数据的平方、Q路数据的平方，将平方后得到的值通过加法器相加得到I路数据和Q路数据 的平方和Sl。
[0057] (2)、对I路数据和Q路数据的平方和Sl进行开平方，得到输入信号的幅值S2。具体 地，该步骤采用CORDIC方法对I路数据和Q路数据的平方和Sl进行开平方。
[0058] (3)、根据输入信号的检波方式、I路数据和Q路数据的平方和S1、输入信号的幅值 S2,计算输入信号的射频电平值。具体地，计算输入信号的射频电平值的方法为：
[0059] 如果检波方式为峰值检波，对数据流S2取最大值则得到输入信号的射频电平值；
[0060] 如果检波方式为均方根检波，对数据流Sl取和后求平均，再开平方得到输入信号 的射频电平值；
[0061]如果检波方式为平均值检波，对数据流S2取平均值得到输入信号的射频电平值； [0062]如果检波方式为采样检波，取数据流Sl的第一个值作为输入信号的射频电平值。
[0063]下面对通用的利用计算机计算IQ数据射频电平的方法和本实施例中的基于FPGA AM解调的射频电平计算方法进行对比测试，测试结果如表1所示。
[0064] 表1对比试验测试结果
[0066]由上表可以明显的看出，基于FPGA AM解调的计算效率远高于基于IQ数据的计算 方法。
[0067] 从以上实施例可以看出，本发明实施例基于FPGA实现了AM解调算法，从AM解调输 出的数据可以简便、高效、可靠的对多种检波方式的RF电平值进行计算，与现有技术中采用 计算机进行射频电平值计算的方法相比，本发明提升了射频电平值计算效率，降低了计算 机资源占用，减小了设备体积和功耗，降低了数据传输带宽，总体提升了接收机设计性能。
[0068]需要说明，上述描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，也不 是对本发明的限制。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动前提 下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于FPGA调幅解调的射频电平值计算方法，其特征在于包括步骤： A、 将输入信号的I路和Q路的数据分别通过一个乘法器与自身相乘，分别得到I路数据 的平方、Q路数据的平方，将平方后得到的值通过加法器相加得到I路数据和Q路数据的平方 和SI; B、 对I路数据和Q路数据的平方和Sl进行开平方，得到输入信号的幅值S2; C、 根据输入信号的检波方式、I路数据和Q路数据的平方和S1、输入信号的幅值S2,计算 输入信号的射频电平值。2. 根据权利要求1所述的基于FPGA调幅解调的射频电平值计算方法，其特征在于所述 步骤B中采用CORD IC方法对I路数据和Q路数据的平方和S1进行开平方。3. 根据权利要求1所述的基于FPGA调幅解调的射频电平值计算方法，其特征在于所述 步骤C根据输入信号的检波方式，计算输入信号的射频电平值的方法为： 如果检波方式为峰值检波，对数据流S2取最大值则得到输入信号的射频电平值； 如果检波方式为均方根检波，对数据流Sl取和后求平均，再开平方得到输入信号的射 频电平值； 如果检波方式为平均值检波，对数据流S2取平均值得到输入信号的射频电平值； 如果检波方式为采样检波，取数据流Sl的第一个值作为输入信号的射频电平值。4. 一种基于FPGA调幅解调的射频电平值计算装置，其特征在于包括调幅解调模块和射 频电平值计算模块，所述调幅解调模块包括求平方和单元和开平方单元， 所述求平方和单元被配置成:将输入信号的I路和Q路的数据分别通过一个乘法器与自 身相乘，分别得到I路数据的平方、Q路数据的平方，将平方后得到的值通过加法器相加得到 I路数据和Q路数据的平方和Sl; 所述开平方单元被配置成:对I路数据和Q路数据的平方和Sl进行开平方，得到输入信 号的幅值S2; 所述射频电平值计算模块被配置成:根据输入信号的检波方式、I路数据和Q路数据的 平方和S1、输入信号的幅值S2,计算输入信号的射频电平值。5. 根据权利要求4所述的基于FPGA调幅解调的射频电平值计算装置，其特征在于所述 开平方单元采用CORDIC方法对I路数据和Q路数据的平方和Sl进行开平方。6. 根据权利要求4所述的基于FPGA调幅解调的射频电平值计算装置，其特征在于所述 射频电平值计算模块具体被配置成： 如果检波方式为峰值检波，对数据流S2取最大值则得到输入信号的射频电平值； 如果检波方式为均方根检波，对数据流Sl取和后求平均，再开平方得到输入信号的射 频电平值； 如果检波方式为平均值检波，对数据流S2取平均值得到输入信号的射频电平值； 如果检波方式为采样检波，取数据流Sl的第一个值作为输入信号的射频电平值。
【文档编号】H04B17/29GK105915296SQ201610213285
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月7日
【发明人】刘小成, 莫舸舸, 漆骐
【申请人】成都华日通讯技术有限公司