论文总字数：21742字

摘 要

大量实践表明，数字信号相比模拟信号具有很多优点，同时智能无线电（Smart Radio，SR）的提出及实现使无线电通信技术迈入到一个崭新的计算机通信领域，利用相关信息处理软件即可实现通信系统中各种功能，因此数字信号处理如今得到更为普遍应用。

本文基于智能无线电信号处理原理，给出了一种针对离散调幅（Amplitude Modulation， AM）信号进行载波智能识别、数字解调的实现方法。该方法利用TMS320F2812 DSP微控制器对模拟调幅信号进行采样，之后变换到频域进行分析，能够准确捕捉其载波频率，并能快速实现数字变频，利用基于多相滤波的数字正交变换算法得到信号的同相分量和正交分量，进而根据调幅信号解调算法恢复出调制信号。

整个数据处理过程基于TMS320F2812 DSP在CCS5.3环境下调试，实现了载波识别和最终的AM离散信号数字解调功能，并利用CCS绘图功能绘制出解调信号的波形。实验结果表明，该方法能够准确捕捉离散序列的载波频率，并能顺利恢复调制信号。

关键词：离散调幅 载波识别 多相滤波 正交变换 数字解调

Intelligent identification of carrier after discretization of AM signals

Abstract

A lot of practice shows that the digital signals have many advantages compared with the analog signals. At the same time, the proposal and development of the smart radio (SR) encourages the wireless communication technology to step into a new field of computer communication. Various functions in the communication system can be realized through the use of information processing software, so the digital signal processing (DSP) has more widespread application.

In this paper, a method of carrier intelligent identification and digital demodulation for discrete amplitude modulation (AM) signals based on smart radio is presented. In this method, TMS320F2812 DSP microcontroller is used to sample an analog modulation signal. Then via the analysis of the frequency domain, we can accurately capture the carrier frequency and realize the digital frequency conversion. A digital quadrature transform algorithm based on polyphase filtering is used to obtain the in-phase and quadrature components of the signal. Finally, the modulation signal recovery can be realized according to the known demodulation algorithm.

The whole data processing process is debugged under the CCS5.3 environment based on TMS320F2812 DSP. The carrier identification and the final demodulation of the AM discrete signal are realized, and the waveform of the demodulated signal is plotted by using the graph function of CCS. The operation results show that the proposed method can accurately capture the carrier frequency of discrete sequences and recover the modulated signals successfully.

Key Words: Discrete AM; Carrier identification; Polyphase filtering; Quadrature transform; Digital demodulation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 课题的研究内容 1

1.3 国内外的研究现状 1

1.4 本文所做的工作 2

第二章 智能无线电理论基础 3

2.1 信号采样理论 3

2.1.1 基本采样理论——Nyquist采样定理 3

2.1.2 带通采样定理 5

2.2 载波识别理论 7

2.2.1 A/D采样速率对接收信号离散化的影响 7

2.2.2 模拟信号离散化后载波变化规律 7

2.2.3 根据频谱能量识别载波 8

2.3 离散调幅信号的数字解调原理 10

2.3.1 数字正交变换算法 10

2.3.2 多相滤波器实现延时校正 11

2.3.3 离散调幅信号解调算法 12

第三章 离散调幅信号的数字解调实现 14

3.1 数据预处理 14

3.1.1 模拟调幅信号A/D采样 14

3.1.2 频谱仿真分析 16

3.2 载波智能识别 18

3.2.1 离散序列FFT实现 19

3.2.2 载波识别实现 22

3.2.3 失真谱线修复 22

3.3 离散调幅信号数字解调 23

3.3.1 AM信号正交变换实现 23

3.3.2 多相分支滤波器实现 24

3.3.3 离散序列圆周卷积实现 26

3.3.4 DAM信号最终解调实现 27

3.4 结果分析 27

第四章 总结和展望 30

4.1 课题总结评价 30

4.2 展望 30

参考文献 31

致 谢 33

第一章 绪论

1.1 引言

在现代通信系统中，信号的调制与解调技术占据相当重要的地位，典型的有幅度调制，即一种利用高频信号的振幅传输发射端有用低频信号的调制方式^[1]。理论上，任意周期信号都可以作为载波信号，但通常都选用正弦波，因此这里只基于载波为正弦波的情况展开讨论与实现^[2]。

在满足一定采样定理时，只要基带信号，即有用信号不失真或部分失真，即可通过软件编程实现数字变频处理，最终实现调制信号的恢复。对已调幅信号进行基带信号恢复有很多方法，相干解调算是比较普遍的一种，此时需要准确得知使用载波的信息方可进行。而当已调连续信号x(t)经带通采样定律被离散化得到对应离散序列x(n)，通常情况下离散前后载波会发生变化，此时如何捕捉x(n)的载波频率成为最终数字解调成功的关键。

1.2 课题的研究内容

本课题旨在智能识别模拟信号离散化后的本地载波频率，由此进一步实现数字解调。首先通过TMS320F2812 DSP微控制器对AM调制信号离散化，然后对该离散信号进行FFT变换到频域，依据离散谱能量分布大小识别载波频率，然后针对谱线实际失真与否进行相关修复处理，即把各种情况下的离散调幅（Discrete Amplitude Modulation，DAM）信号恢复到一个指定中频段，再利用基于多相滤波的数字解调方法——数字正交变换算法处理离散数据，最终恢复调制信号。

1.3 国内外的研究现状

目前国内外对智能无线电技术都相当重视，主要是在接收端编程实现采样数据的处理，以实现智能天线、调制与解调等应用^[3-5]。基于AM信号广泛适用于无线电通信系统，相应地能够对其进行数字化解调可以说是软件接收机的最基本功能。

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