基于单速率滤波器组数字信道化技术的广播信号并行在线监测系统的研究

摘要

广播在线监测技术对提高广播传输质量、广播实时性、正确性和有效性等具有重要作用。为了有效提高系统抗干扰能力、频谱利用率和广播质量，需要研究高效率高质量的广播实时在线监测技术。本文将数字信道化技术与数字广播在线监测技术相结合，采用单速率带通滤波器组FFB结构对广播信号进行监测与分离，实现了广播信号多通道并行在线监测系统。
　　研究了数字信道化技术和广播信号调制解调基本原理。首先，介绍了数字信道化技术的基本原理，在此基础上研究了信道划分和单速率滤波器组，分析了单速率滤波器组相比多速率滤波器组的优势;接着，介绍了广播信号的调制原理，并且研究了广播信号的两种解调方法，分析了两种解调方法的优缺点。
　　研究了数字信道化和数字广播监测与解调系统的关键技术。通过加窗DFT运算的滤波特性研究了基于分段短时傅立叶变换的数字信道化技术;研究了基于FFB算法的数字信道化技术，通过Matlab对FFT和FFB两种算法的性能进行了仿真，并将两种算法的结果进行了对比，突出了FFB算法的优点;研究了广播信号监测与解调系统的关键技术，在IQ正交调制解调的基础上提出了广播信号数字化正交解调算法，通过对各种广播调制信号公式的推导，给出了各解调模块的原理框图;研究了CORDIC算法和线性拟合算法。
　　搭建了广播并行在线监测系统的硬件系统。介绍了系统所需的硬件:分别介绍了天线、预选器、PXIe5663矢量信号分析仪、PXIe5673矢量信号发生器和PXIe7966R高速处理板卡的结构、性能参数和驱动，并给出了各个硬件板卡的驱动程序。
　　实现了广播并行在线监测系统各个模块。首先，设计了系统的软件模块;接着，介绍了系统的软件开发工具和编译环境;然后，实现了广播并行在线监测系统的核心模块——数字信道化模块、广播信号正交解调模块、音频信号调制模块、信号录制模块、信号回放模块和用户界面模块;最后，完成了广播并行在线监测系统的集成。
　　给出了广播并行在线监测系统的运行及测试。首先，给出了系统的运行环境并安装了系统所需的软件工具。然后，通过采集实际广播信号对系统中的功能模块进行了测试，从而验证了系统的正确性。最后，在对全文工作进行总结的基础上，对未来的工作进行了展望。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景与意义

1．2 国内外技术发展概况

1．2．1 数字信道化与广播监测技术

1．2．2 虚拟仪器技术

1．3 论文开展的主要工作

1．4 论文结构

第二章 数字信道化与广播信号调制解调原理

2．1 数字信道化技术

2．1．1 数字信道化原理

2．1．2 信道划分

2．1．3 单速率滤波器组

2．2 广播信号调制解调原理

2．2．1 幅度调制原理

2．2．2 幅度调制信号解调方法

2．2．3 角度调制原理

2．2．4 角度调制信号解调方法

2．2．5 调频立体声广播

2．3 本章小结

第三章 数字信道化与数字正交解调关键技术

3．1 广播并行在线监测系统数据处理

3．2 数字信道化技术研究

3．2．1 加窗DFT的研究

3．2．2 基于分段短时傅立叶变换的数字信道化技术研究

3．2．3 基于FFB算法的数字信道化技术研究

3．3 广播信号解调技术研究

3．3．1 广播信号数字化正交解调的一般模型

3．3．2 IQ正交调制解调技术研究

3．3．3 数字化正交解调技术研究

3．3．4 CORDIC算法研究

3．3．5 线性拟合算法研究

3．4 本章小结

第四章 广播并行在线监测系统实现

4．1 系统软件模块设计

4．2 软件开发环境

4．3 系统各模块实现

4．3．1 数字信道化模块

4．3．2 广播信号正交解调模块

4．3．3 音频信号调制模块

4．3．4 信号录制模块

4．3．5 信号回放模块

4．3．6 用户界面模块

4．4 系统集成

4．4．1 LabVIEW FPGA模块

4．4．2 主机模块

4．5 本章小结

第五章 广播并行在线监测系统运行及测试

5．1 系统硬件架构设计

5．1．1 天线

5．1．2 预选器

5．1．3 矢量信号分析仪

5．1．4 FPGA高性能处理模块

5．1．5 矢量信号发生器

5．2 系统平台搭建

5．3 系统测试结果

5．3．1 调频／调频立体声广播测试

5．3．2 调幅广播测试

5．3．3 PM解调测试

5．3．4 信号录制回放模块测试

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文和科研成果