一种基于fpga的数据解调方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及通信技术领域，特别设及一种基于FPGA的数据解调方法及系统。
【背景技术】
[0002] 光纤检波器是光纤干设仪技术在传感领域的重要应用，在水声监测、石油勘探等 领域都有着重要的作用。外界振动、声压等信息通过影响光纤检波器中光纤干设仪的相位， 从而导致干设仪输出的信号强度产生规律性的变化。因此，为了如实地反应出外界的物理 信息，需要能够从接收到的强度数据通过一定的方法反算出其中的相位信息，同时通过数 据传输手段，将数据上传至上位机进行显示、存储等操作。由于在实际应用的时分复用系统 中，通常会有多个通道的光纤检波器的信号需要进行同时处理，数据处理量大，对信息的实 时性要求也较高。
[0003] 传统的光纤检波器数据解调方案多采用DSP值igital Signal Processing,数字 信号处理）巧片，DSP在进行数字信号处理时可W较为方便地进行乘加运算，DSP在完成该 类运算时，需要进行如下操作：读存储器=〉取操作数=〉取指令=〉运算=〉写存储器= 〉存储运算结果。为了提高运算速度，人们一般希望在一个指令周期中能够多次进行存储器 读写操作，W尽量缩短非运算时间。目前DSP广泛采用了哈佛结构和改进的冯?诺伊曼结 构，能支持在一个指令周期内进行多次存取操作，该种体系结构适用于非关联性顺序算法 的实现。
[0004] 当采用一个只能分时运行的DSP巧片而系统需要调度多个时间要求紧迫的任务 时，用户就会面临非常复杂的编程问题，同时效率受到制约。而典型的光纤检波器信号处理 算法会关联多个当前、过去及未来的状态，包括许多环路和并行运算结构；而且在时分复用 系统中，数据量较大，存在多路的输入信号数据需要处理，因此通用DSP实现该类应用的效 率并不高。
【发明内容】
[0005](一）要解决的技术问题
[0006] 本发明要解决的技术问题；如何提高数据解调的效率。
[0007](二）技术方案
[0008] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于FPGA的数据解调方法，所述方法包 括：
[0009] 接收光纤检波器发送的多路数字信号，所述多路数字信号均经过时分复用处理；
[0010] 对所述多路数字信号进行解时分复用处理，W获取与各路数字信号分别对应的传 感数据；
[0011] 对各路传感数据分别进行检波W及低通滤波处理；
[0012] 对所述各路传感数据进行反正切处理，W获取所述各路传感数据的相位信息。
[0013] 优选地，所述方法还包括；对所述相位信息进行抗混叠滤波处理，并对相位信息进 行降采样处理，对所述相位信息进行高通滤波处理。
[0014] 优选地，所述对所述多路数字信号进行解时分复用处理，W获取与各路数字信号 分别对应的传感数据，具体包括；接收上位机发送的延时参数，并根据所述延时参数，对所 述多路数字信号进行分割处理，W获取在时间轴上互不重叠的各路传感数据，并分炼所述 各路传感数据。
[0015] 优选地，所述对各路传感数据分别进行检波W及低通滤波处理，具体包括：
[0016] 将所述各路传感数据分别乘本振信号，W获取所述各路传感数据对应的第一传感 信息，将所述各路传感数据分别乘本振信号二倍频，W获取所述各路传感数据对应的第二 传感信息，并对所述第一传感信息和第二传感信息进行低通滤波处理，W获取所述第一传 感信息和第二传感信息的直流项。
[0017] 优选地，所述对所述各路传感数据进行反正切处理，具体包括；对所述第一传感信 息和第二传感信息的直流项采用C0RDIC算法进行反正切处理。
[0018] 本发明还提出了一种基于FPGA的数据解调系统，所述系统包括数据采集模块、解 时分复用模块、数据处理模块W及滤波运算模块，其中：
[0019] 数据采集模块，用于接收光纤检波器发送的多路数字信号，所述多路数字信号均 经过时分复用处理；
[0020] 解时分复用模块，用于对所述多路数字信号进行解时分复用处理，W获取与各路 数字信号分别对应的传感数据；
[0021] 滤波运算模块，用于对各路传感数据分别进行检波W及低通滤波处理；
[0022] 数据处理模块，用于对所述各路传感数据进行反正切处理，W获取所述各路传感 数据的相位信息。
[0023] 优选地，所述系统还包括抗混叠滤波模块、降采样模块和高通滤波模块，
[0024] 抗混叠滤波模块，用于接收相位信息，并限定相位信息的频率；
[00巧]降采样模块，用于降低相位信息的采样率；
[0026] 高通滤波模块，用于去除相位信息中的低频成分和低频干扰。
[0027] 优选地，所述解时分复用模块用于接收上位机发送的延时参数，并根据所述延时 参数，对所述多路数字信号进行分割处理，W获取在时间轴上互不重叠的各路传感数据，并 分炼所述各路传感数据。
[0028] 优选地，所述滤波运算模块包括信号解调模块和低通滤波模块，
[0029] 信号解调模块，将所述各路传感数据分别乘本振信号，W获取所述各路传感数据 对应的第一传感信息，将所述各路传感数据分别乘本振信号二倍频，W获取所述各路传感 数据对应的第二传感信息；
[0030] 低通滤波模块，用于对所述第一传感信息和第二传感信息进行低通滤波处理，W 获取所述第一传感信息和第二传感信息的直流项；
[0031] 优选地，所述数据处理模块对所述各路传感数据进行反正切处理，具体包括；对所 述第一传感信息和第二传感信息的直流项采用C0RDIC算法进行反正切处理。
[003引 （S)有益效果
[0033] 本发明通过采用FPGA作为基本的信号处理平台，对接收到的多路传感数据进行 解时分复用，W获得各路传感数据，进而对各路传感数据进行并行计算，满足了快速有效的 进行数据解调的要求；
[0034] 本发明还在各路传感数据反正切的处理过程中，采用了C0RDIC算法，避免了查表 法、多项式展开法或近似法等传统方法在速度、精度、资源等方面难W兼顾的缺点，使得系 统在进行简单的移位和加法运算就可W实现高精度的相位信息解调；
[00巧]而且，本发明还设置有用于优化相位信息的降采样模块、抗混叠滤波模块和高通 滤波模块，W降低混叠频率的分量，保证采样后获得信号不会产生混叠，并降低滤波运算模 块的设计难度，且对相位信息进行进一步的优化。
【附图说明】
[0036] 通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理 解为对本发明进行任何限制，在附图中；
[0037] 图1示出了本发明一种实施例的基于FPGA的数据解调方法的流程示意图；
[0038] 图2示出了C0畑1C算法的流程图；
[0039] 图3示出了本发明另一种实施例的基于FPGA的数据解调方法的的流程示意图；
[0040] 图4示出了本发明一种实施例的基于FPGA的数据解调系统的结构示意图；
[00川图5示出了本发明另一种实施例的基于FPGA的数据解调系统的结构示意图；
[0042] 图6示出了本发明基于FPGA的数据解调系统中滤波运算模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0043] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0044] 本发明提供一种基于FPGA的数据解调方法及系统，通过采用FPGA作为基本的信 号处理平台，解调、并行处理多路的数据，它满足了在时分复用系统中快速有效的进行数据 解调，解决了传统方案中使用DSP巧片难W完成多路数据的解调的缺点。该方法在进行反 正切处理时，使用C0RDIC算法进行求解，避免了传统方法在速度、精度、资源方面难W兼顾 的缺点，使得系统在进行简单的位移和加法运算后，就可W实现高精度的相位信息解调。本 方法更好的途释了高效解调多路数据的理念，FPGA信号处理平台在运算过程中只有数据流 而没有指令流，或者说指令流是预先设定好的。由此，保证多路的数据在通路内不受控制指 令的干扰，保证100 %的效率。而且在发明还增设了优化步骤，进一步地优化相位信息，去除 相位信息中的低频成分和低频干扰。
[0045] 本发明提供一种基于FPGA的数据解调方法，参照图1，该方法包括W下步骤：
[0046] Sill;接收光纤检波器发送的多路数字信号，所述多路数字信号均经过时分复用 处理；
[0047] S112 ;对所述多路数字信号进行解时分复用处理，W获取与各路数字信号分别对 应的传感数据；
[0048] S113 ;对各路传感数据分别进行检波W及低通滤波处理；
[0049] S114 ;对所述各路传感数据进行反正切处理，