一种基于软件无线电的动态可配音频重采方法

1.本发明涉及通信软件无线电技术领域，更具体的是涉及基于软件无线电的动态可配音频重采方法技术领域。


背景技术：

2.话报接收机在电子对抗战中发挥着非常重要的作用，无失真地解调出音频信息，能够对目标信号进行预警，同时获取情报。多抽样率信号处理系统被广泛应用于话音处理、通信、雷达等领域。在对不同采样率信号进行音频解调的时候，实现多抽样率，能够让音频适用于更多场景。
3.音频重采模块应用框图如图1所示，以数字中频接收机为例，天线接收信号，经过射频模块将模拟信号放大到合适幅度，变频到合适位置，通过adc将模拟中频信号转换为数字中频信号，然后经过数字下变频输出低速的基带信号，对基带信号进行解调，送至音频重采模块中进行下采、滤波、重采，得到对应音频的采样率，音频重采模块结构框图如图2所示，该模块对ad进来的数据先变频至基带，从而降低数据速率，节约硬件资源方便后级处理，然后经过解调后能够将音频信号进行还原，进入音频滤波模块，滤除特定带宽的音频信号，再选择对应的重采模块，得到需求的采样率。
4.音频重采模块作为软件无线电的关键技术之一，对音频信号接收有着关键性作用，由于接收机功能要求的提高，带宽采样率可变的需求增多，传统的音频重采模块使用的ip核，以及滤波器会占用大量的资源。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于解决现有技术中的音频重采模块使用的ip核、以及滤波器会占用大量的资源的问题，为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于软件无线电的动态可配音频重采方法。
6.本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
7.一种基于软件无线电的动态可配音频重采方法，包括以下步骤：
8.步骤1：计算nco混频所需的频率控制字pinc和迭代次数i；
9.步骤2：根据数字下变频带宽要求，分配滤波器的抽取倍数；
10.步骤3：根据音频采样输出采样率和带宽的要求，对音频下采样中抽取滤波器和插值滤波器进行配置；
11.步骤4：根据镜像抑制，输出滤波器带宽、采样率、矩形系数的要求，利用matlab产生滤波器系数；
12.步骤5：得到每个滤波器的增益值，计算出截位值；
13.步骤6：将步骤3中的滤波器设置成系数重载模式；
14.步骤7：将步骤4中的滤波器系数，取出对称一半的系数并在末尾加上步骤5中的截位值，组成系数重载模式下发的系数，将系数存成数组给arm下发；
15.步骤8：在arm中，对控制器寄存器进行操作，先对n组滤波器系数，分配不同存储空间，存储到bram里边；
16.步骤9：在arm中下发系数重载指令，然后从bram中将对应系数下发到fpga模块命令接口；
17.步骤10：在滤波器模块中，根据下发的滤波器系数中截位值给滤波器截位，即实现了音频重采模块的动态可配。
18.进一步的，步骤1的具体方法为：
19.对下变频电路中的nco进行配置，通过频率控制字可以得到对应频率信号，混频器使用cordic算法，假设系统时钟为f
clk
，输入信号采样率为fs_in,输出采样率fs_out,输出信号频率为f
req
，相位累加器的位宽为n，根据公式(1)计算出频率控制字的值；
[0020][0021]
根据公式(2)解得cordic算法所需迭代次数i，
[0022][0023]
将计算结果作为参数下发给数字下变频模块。
[0024]
进一步的，步骤2的具体方法包括：根据数字下变频输出采样率要求fs_out,得到滤波器抽取倍数为fs_out/fs_in＝d1。
[0025]
进一步的，步骤3的具体方法为：
[0026]
根据音频下采后不同采样率，不同带宽的要求，假设输入到音频采样率fs_audio_in,输出采样率fs_audio_out,计算出输入端到输出端的抽取倍数d＝fs_audio_out/fs_audio_in，根据抽取倍数d，分配滤波器的抽取倍数，通过步骤2、3中的抽取倍数配合，使得输出音频信号达到与输入采样率非整数倍的输出采样率。
[0027]
进一步的，步骤5的具体方法为：
[0028]
对步骤4中生成好的滤波器进行定点化，并通过得到滤波器增益值；其中b是截位位宽，an是滤波器系数，n是滤波器阶数。
[0029]
进一步的，步骤8的具体方法为：
[0030]
ad数据作为下变频的输入信号，根据cordic算法，对信号进行混频，搬移到基带，利用桶状移位器进行信号的自动截位。
[0031]
进一步的，步骤9的具体方法为：
[0032]
arm中将下变频中和重采样中的滤波器系数进行下发到各个滤波器，将滤波器的截位值更新下发到各个模块，并将整个模块中抽取倍数的分配下发到模块内部，完成对信号带宽的选择，其中下变频和音频滤波模块以及音频上采模块中的滤波器抽取和插值倍数是固定的。
[0033]
本发明的有益效果如下：
[0034]
(1)本发明的音频采样模块内部，通过cordic核产生nco，并将滤波器模块中的系数进行重载，位宽自动截位，可以节省大量bram和lut资源，通过arm中编写的控制器，下发控制命令，对fpga模块进行配置，提高了系统的效率，实现了动态可配，符合软件无线电的
思想；
[0035]
(2)本发明的基于软件无线电的动态可配音频重采方法，在可靠的软件无线电平台上，通过arm对音频重采模块下发滤波器系数，以及带宽频率配置指令，极大程度节省fpga上的资源，并提高了工程的灵活性。
附图说明
[0036]
图1是音频重采样模块在接收机中的应用框图；
[0037]
图2是为音频重采模块实现结构的具体实现框图；
[0038]
图3是本发明提出的一种动态可配音频重采模块结构框图。
具体实施方式
[0039]
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。
[0040]
实施例1
[0041]
如图3所示，本发明提供的一种基于软件无线电的动态可配音频重采方法，主要包括以下步骤：
[0042]
步骤1：对下变频电路中的nco进行配置，通过频率控制字可以得到对应频率信号，混频器使用cordic算法；假设系统时钟为f
clk
，输入信号采样率为fs_in,输出采样率fs_out,输出信号频率为f
req
，相位累加器的位宽为n，根据公式(1)计算出频率控制字的值；
[0043][0044]
根据公式(2)可以解得cordic算法所需迭代次数i，将计算结果作为参数下发给数字下变频模块；
[0045][0046]
步骤2：根据数字下变频输出采样率要求fs_out,得到滤波器抽取倍数为fs_out/fs_in＝d1。
[0047]
步骤3：根据音频下采后不同采样率，不同带宽的要求；假设输入到音频采样率fs_audio_in,输出采样率fs_audio_out,计算出输入端到输出端的抽取倍数d＝fs_audio_out/fs_audio_in；根据抽取倍数d，分配滤波器的抽取倍数；通过步骤2和步骤3中的抽取倍数配合，可以使得输出音频信号达到与输入采样率非整数倍的输出采样率；
[0048]
步骤4：根据镜像抑制，输出滤波器带宽，采样率的要求；利用matlab中的fdatool产生不同采样率，带宽的滤波；使音频滤波模块滤波器，在音频信号解调下采后，将杂波滤除，音频上采模块滤波器完成信号采样率变大；
[0049]
步骤5：对步骤4中生成好的滤波器进行定点化，并通过得到滤波器增益值；其中b是截位位宽，an是滤波器系数，n是滤波器阶数；
[0050]
步骤6：将步骤5生成好的系数，取出一半与截位值组成一个重载系数，为arm下发做准备；
[0051]
步骤7：重复步骤4到步骤6，生成音频重采模块中的插值滤波器，使得音频信号下采经过音频滤波后，再上采达到目标采样率；并将文件存储下来，为arm下发做准备；
[0052]
步骤8：ad数据作为下变频的输入信号，根据cordic算法，对信号进行混频，搬移到基带，利用桶状移位器进行信号的自动截位；
[0053]
步骤9：arm中将下变频中和重采样中的滤波器系数进行下发到各个滤波器；将滤波器的截位值更新下发到各个模块；并将整个模块中抽取倍数的分配下发到模块内部，完成对信号带宽的选择；其中下变频和音频滤波模块以及音频上采模块中的滤波器抽取和插值倍数是固定的；
[0054]
步骤10：在滤波器模块中，根据下发的滤波器系数中截位值给滤波器截位，即实现了音频重采模块的动态可配。