一种传真ANSam信号的检测装置及其检测方法

摘要

本发明公开了一种传真ANSam信号的检测装置及其检测方法，所述的装置包括SNR增强滤波器、2100Hz检测器、相位翻转检测器、调幅系数检测器和判决器；SNR增强滤波器的输出端分别与2100Hz检测器、相位翻转检测器和调幅系数检测器连接；2100Hz检测器、相位翻转检测器和调幅系数检测器的输出端分别接判决器。本发明的2100Hz检测器不是直接计算2100Hz频谱，而是将一个周期(80点)分成4部分，根据相邻帧的频谱关系，间接计算2100Hz频谱，大幅度地降低计算量。本发明能够降低系统的复杂度，同时不受频率偏移的影响，在低信噪比下，仍能够准确检测输入信号的相位是否存在翻转及是否存在调幅信号。

主权项

1.一种传真ANSam信号的检测装置，其特征在于：包括SNR增强滤波器（10）、2100Hz检测器（20）、相位翻转检测器（30）、调幅系数检测器（40）和判决器（50）；所述的SNR增强滤波器（10）的输入端输入待检测的数字信号x(n)，其输出端分别与2100Hz检测器（20）、相位翻转检测器（30）和调幅系数检测器（40）的输入端连接；所述的判决器（50）的输入端分别接2100Hz检测器（20）、相位翻转检测器（30）和调幅系数检测器（40）的输出端，判决器（50）的输出端输出检测结果；所述的SNR增强滤波器（10）是一个中心频率为2100Hz的带通滤波器，其作用是提高输入信号的信噪比，改善后续的检测性能，所述的带通滤波器的参考设计指标为：通带频率范围：2.05KHz～2.15KHz，阻带频率范围：0～1.1KHz和3.1～4KHz，阻带衰减大于60dB，所述的SNR增强滤波器（10）的参考设计结果是一个10阶FIR数字滤波器，SNR增强滤波器（10）系数bpf2100(0)～bpf2100(9)如表1所示：表1SNR增强滤波器系数表所述的SNR增强滤波器（10）包括九个单位延迟器、十个乘法器和九个加法器，待检测的数字信号x(n)分别输入到第一个单位延迟器和第一个乘法器，第一个单位延迟器的输出信号分别输入到第二个单位延迟器和第二个乘法器，第二个单位延迟器的输出信号分别输入到第三个单位延迟器和第三个乘法器，依此类推，第八个单位延迟器的输出信号分别输入到第九个单位延迟器和第九个乘法器，第九个单位延迟器的输出信号最后输入到第十个乘法器；同时，SNR增强滤波器（10）的系数bpf2100(0)输入到第一个乘法器，bpf2100(1)输入到第二个乘法器，依此类推，bpf2100(9)输入到第十个乘法器；第一个乘法器的输出信号输入到第一个加法器，第二个乘法器的输出信号输入到第一个加法器，第三个乘法器的输出信号输入到第二个加法器，第四个乘法器的输出信号输入到第三个加法器，依此类推，第十个乘法器的输出信号输入到第九个加法器；第一个加法器的输出信号输入到第二个加法器；第二个加法器的输出信号输入到第三个加法器，依此类推，第八个加法器的输出信号输入到第九个加法器，第九个加法器的输出信号为滤波结果u(n)；所述的2100Hz检测器（20）包括当前帧余弦分量估计器（201）、当前帧正弦分量估计器（202）、当前帧能量估计器A（203）、本次余弦正弦分量估计器（204）、本次能量估计器（205）和2100Hz信号存在判决器（206），所述的当前帧余弦分量估计器（201）、当前帧正弦分量估计器（202）和当前帧能量估计器A（203）的输入端同时接入滤波结果u(n)，所述的本次余弦正弦分量估计器（204）的输入端分别接当前帧余弦分量估计器（201）和当前帧正弦分量估计器（202）、其输出端接2100Hz信号存在判决器（206），所述的本次能量估计器（205）的输入端接当前帧能量估计器A（203）、其输出端接2100Hz信号存在判决器（206），2100Hz信号存在判决器（206）直接输出判决结果，为1或0；所述的当前帧余弦分量估计器（201）包括二十个乘法器，十九个加法器，当前帧滤波结果u(m*20)输入到第一个乘法器，u(m*20+1)输入到第二个乘法器，依此类推，u(m*20+19)输入到第二十个乘法器；同时，余弦信号输入到第一个乘法器,输入到第二个乘法器，依次类推，输入到第二十个乘法器；第一个乘法器的输出信号输入到第一个加法器，第二个乘法器的输出信号输入到第一个加法器，第三个乘法器的输出信号输入到第二个加法器，第四个乘法器的输出信号输入到第三个加法器，依此类推，第二十个乘法器的输出信号输入到第十九个加法器；第一个加法器的输出信号输入到第二个加法器；第二个加法器的输出信号输入到第三个加法器，依此类推，第十八个加法器的输出信号输入到第十九个加法器，第十九个加法器的输出信号为当前帧余弦分量d21_c(m)；所述的当前帧正弦分量估计器（202）包括二十个乘法器，十九个加法器，当前帧滤波结果u(m*20)输入到第一个乘法器，u(m*20+1)输入到第二个乘法器，依此类推，u(m*20+19)输入到第二十个乘法器；同时，正弦信号输入到第一个乘法器,输入到第二个乘法器，依次类推，输入到第二十个乘法器；第一个乘法器的输出信号输入到第一个加法器，第二个乘法器的输出信号输入到第一个加法器，第三个乘法器的输出信号输入到第二个加法器，第四个乘法器的输出信号输入到第三个加法器，依此类推，第二十个乘法器的输出信号输入到第十九个加法器；第一个加法器的输出信号输入到第二个加法器；第二个加法器的输出信号输入到第三个加法器，依此类推，第十八个加法器的输出信号输入到第十九个加法器，第十九个加法器的输出信号为当前帧正弦分量d21_s(m)；所述的当前帧能量估计器A（203）包括二十个乘法器，十九个加法器，当前帧滤波结果u(m*20)输入到第一个乘法器，u(m*20+1)输入到第二个乘法器，依此类推，u(m*20+19)输入到第二十个乘法器；各乘法器的两个输入端信号是相同的;第一个乘法器的输出信号输入到第一个加法器，第二个乘法器的输出信号输入到第一个加法器，第三个乘法器的输出信号输入到第二个加法器，第四个乘法器的输出信号输入到第三个加法器，依此类推，第二十个乘法器的输出信号输入到第十九个加法器；第一个加法器的输出信号输入到第二个加法器；第二个加法器的输出信号输入到第三个加法器，依此类推，第十八个加法器的输出信号输入到第十九个加法器，第十九个加法器的输出信号为当前帧的能量d21_e(m)；所述的本次余弦正弦分量估计器（204）包括6个单位延迟器、2个乘法器和6个加法器，按左右对称结构布置，当前帧余弦分量d21_c(m)分别输入到左侧上部单位延迟器和左侧第一排外侧加法器，当前帧正弦分量d21_s(m)分别输入到右侧上部单位延迟器和右侧第一排外侧加法器；左侧上部单位延迟器的输出端分别与左侧中部单位延迟器和右侧第一排内侧加法器连接，左侧中部单位延迟器的输出端分别与左侧下部单位延迟器和左侧第一排内侧加法器连接，左侧下部单位延迟器的输出端与右侧第一排外侧加法器连接；左侧第一排内侧加法器的输出端与左侧乘法器连接，左侧乘法器的输出端与左侧第二排外侧加法器连接；左侧第一排外侧加法器的输入端接右侧上部单位延迟器，其输出端接左侧第二排外侧加法器；左侧第二排外侧加法器输出为本次检测的余弦分量re(m)；右侧上部单位延迟器的输出端分别与右侧中部单位延迟器和左侧第一排外侧加法器连接，右侧中部单位延迟器的输出端分别与右侧下部单位延迟器和右侧第一排内侧加法器连接，右侧下部单位延迟器的输出端与左侧第一排内侧加法器连接；右侧第一排内侧加法器的输出端与右侧乘法器连接，右侧乘法器的输出端与右侧第二排外侧加法器连接；右侧第一排外侧加法器的输出端接右侧第二排外侧加法器；右侧第二排外侧加法器输出为本次检测的正弦分量im(m)；所述的本次能量估计器（205）包括3个单位延迟器和3个加法器，当前帧的能量d21_e(m)分别输入到第一个单位延迟器和第一个加法器，第一个单位延迟器的输出端分别与第二个单位延迟器和第一个加法器连接，第二个单位延迟器的输出端分别与第三个单位延迟器和第二个加法器连接，第三个单位延迟器的输出端与第三个加法器连接，第一个加法器的输出端连接到第二个加法器，第二个加法器的输出端连接到第三个加法器，第三个加法器输出为本次检测的能量ener(m);所述的2100Hz信号存在判决器（206）包括乘法器A、乘法器B、乘法器C、加法器、比较器A、比较器B以及与逻辑门，乘法器A的两个输入端都接本次检测的余弦分量re(m),乘法器的B的两个输入端都接本次检测的正弦分量im(m),本次检测的能量ener(m)分别接乘法器C和比较器B；所述的加法器的输入端分别接乘法器A和乘法器B，加法器的输出端接比较器A；所述的比较器A的另一个输入端接乘法器C，比较器A的输出端接与逻辑门，所述的与逻辑门的另一个输入端接比较器B，与逻辑门输出为判断2100Hz分量是否存在结果；所述的相位翻转检测器（30）包括希尔伯特变换器（301）、当前帧相角正弦分量估计器（302）、当前帧相角余弦分量估计器（303）、当前帧能量估计器B（304）和相位翻转判决器（305），滤波结果u(n)分别接入到希尔伯特变换器（301）、当前帧相角正弦分量估计器（302）、当前帧相角余弦分量估计器（303）、当前帧能量估计器B（304）；所述的希尔伯特变换器（301），输出端连接当前帧相角正弦分量估计器（302），所述的相位翻转判决器（305）的输入端分别连接当前帧相角正弦分量估计器（302）、当前帧相角余弦分量估计器（303）和当前帧能量估计器B（304），相位翻转判决器（305）输出为相位检测结果；所述的希尔伯特变换器（301）包括十八个单位延迟器、十个乘法器和九个加法器，滤波信号u(n)分别输入到第一个单位延迟器和第一个乘法器，第一个单位延迟器的输出信号输入到第二个单位延迟器，第二个单位延迟器输出信号分别输入到第三个单位延迟器和第二个乘法器，第三个单位延迟器的输出信号输入到第四个单位延迟器，第四个单位延迟器输出信号分别输入到第五个单位延迟器和第三个乘法器，依此类推，第十七个单位延迟器的输出信号输入到第十八个单位延迟器，第十八个单位延迟器的输出信号最后输入到第十个乘法器；同时，希尔伯特变换器（301）的系数h(0)输入到第一个乘法器，h(2)输入到第二个乘法器，h(4)输入到第三个乘法器，依此类推，h(18)输入到第十个乘法器；第一个乘法器的输出信号输入到第一个加法器，第二个乘法器的输出信号输入到第一个加法器，第三个乘法器的输出信号输入到第二个加法器，第四个乘法器的输出信号输入到第三个加法器，依此类推，第十个乘法器的输出信号输入到第九个加法器；第一个加法器的输出信号输入到第二个加法器；第二个加法器的输出信号输入到第三个加法器，依此类推，第八个加法器的输出信号输入到第九个加法器，第九个加法器的输出信号为滤波信号u(n)相移90°后的正交信号u’(n)；所述的当前帧相角正弦分量估计器（302）分为两部分，第一部分包括M（本发明中M取240）个单位延迟器，当前帧滤波结果u(m*20)～u(m*20+19)输入到第一个单位延迟器，第一个单位延迟器的输出信号输入到第二个单位延迟器，第二个单位延迟器的输出信号输入到第三个单位延迟器，依此类推，第M-1个单位延迟器的输出信号输入到第M个单位延迟器，第M个单位延迟器输出为当前帧滤波结果的延迟信号u(m*20-M)～u(m*20+19-M)；第二部分包括M/20个单位延迟器、二十一个乘法器和二十一个加法器，第一个乘法器的输入分别接当前帧滤波结果相移90°后的正交信号u’(m*20)和当前帧滤波结果的延迟信号u(m*20-M)，第二个乘法器的输入分别接当前帧滤波结果相移90°后的正交信号u’(m*20+1)和当前帧滤波结果的延迟信号u(m*20+1-M)，依此类推，第二十个乘法器的输入分别接当前帧滤波结果相移90°后的正交信号u’(m*20+19)和当前帧滤波结果的延迟信号u(m*20+19-M)；第一个乘法器的输出信号输入到第一个加法器，第二个乘法器的输出信号输入到第一个加法器，第三个乘法器的输出信号输入到第二个加法器，第四个乘法器的输出信号输入到第三个加法器，依此类推，第二十个乘法器的输出信号输入到第十九个加法器；第一个加法器的输出信号输入到第二个加法器；第二个加法器的输出信号输入到第三个加法器，依此类推，第十八个加法器的输出信号输入到第十九个加法器，第十九个加法器的输出信号分别输入到第一个单位延迟器和第二十个加法器；第一个单位延迟器的输出信号输入到第二个单位延迟器，第二个单位延迟器的输出信号输入到第三个单位延迟器，依此类推，第M/20-1个单位延迟器的输出信号输入到第M/20个单位延迟器；第M/20个单位延迟器的输出信号输入到第二十一个乘法器，第二十一个乘法器的输出信号输入到第二十个加法器，第二十一个加法器的输入信号分别接第二十个加法器的输出信号和第m-1帧信号相角的正弦sv(m-1)，第二十一个加法器输出为第m帧信号相角的正弦sv(m)；所述的当前帧相角余弦分量估计器（303）包括M/20个单位延迟器、二十一个乘法器和二十一个加法器，第一个乘法器的输入分别接当前帧滤波结果u(m*20)和其延迟信号u(m*20-M)，第二个乘法器的输入分别接当前帧滤波结果u(m*20+1)和其延迟信号u(m*20+1-M)，依此类推，第二十个乘法器的输入分别接当前帧滤波结果u(m*20+19)和其延迟信号u(m*20+19-M)；第一个乘法器的输出信号输入到第一个加法器，第二个乘法器的输出信号输入到第一个加法器，第三个乘法器的输出信号输入到第二个加法器，第四个乘法器的输出信号输入到第三个加法器，依此类推，第二十个乘法器的输出信号输入到第十九个加法器；第一个加法器的输出信号输入到第二个加法器；第二个加法器的输出信号输入到第三个加法器，依此类推，第十八个加法器的输出信号输入到第十九个加法器，第十九个加法器的输出信号分别输入到第一个单位延迟器和第二十个加法器；第一个单位延迟器的输出信号输入到第二个单位延迟器，第二个单位延迟器的输出信号输入到第三个单位延迟器，依此类推，第M/20-1个单位延迟器的输出信号输入到第M/20个单位延迟器；第M/20个单位延迟器的输出信号输入到第二十一个乘法器，第二十一个乘法器的输出信号输入到第二十个加法器，第二十一个加法器的输入信号分别接第二十个加法器的输出信号和第m-1帧信号相角的余弦cv(m-1)，第二十一个加法器输出为第m帧信号相角的余弦cv(m)；所述的当前帧能量估计器B（304）包括四十个单位延迟器、四十一个乘法器和三十九个加法器，当前帧滤波结果的延迟信号u(m*20-M)分别输入到第一个单位延迟器和第二个单位延迟器，当前帧滤波结果的延迟信号u(m*20+1-M)分别输入到第三个单位延迟器和第四个单位延迟器，以此类推，当前帧滤波结果的延迟信号u(m*20+19-M)分别输入到第三十九个单位延迟器和第四十个单位延迟器；第一个乘法器的输入分别接第一个单位延迟器和第二个单位延迟器的输出，第二个乘法器的输入分别接第三个单位延迟器和第四个单位延迟器的输出，以此类推，第二十个乘法器的输入分别接第三十九个单位延迟器和第四十个单位延迟器的输出；第二十一个乘法器的输入都接当前帧滤波结果u(m*20)，第二十二个乘法器的输入都接当前帧滤波结果u(m*20+1)，以此类推，第四十个乘法器的输入都接当前帧滤波结果u(m*20+19)；第一个乘法器的输出信号输入到第一个加法器，第二个乘法器的输出信号输入到第一个加法器，第三个乘法器的输出信号输入到第二个加法器，第四个乘法器的输出信号输入到第三个加法器，依此类推，第二十个乘法器的输出信号输入到第十九个加法器；第二十一个乘法器的输出信号输入到第二十个加法器，第二十二个乘法器的输出信号输入到第二十个加法器，第二十三个乘法器的输出信号输入到第二十一个加法器，第二十四个乘法器的输出信号输入到第二十二个加法器，依此类推，第四十个乘法器的输出信号输入到第三十八个加法器；第十九个加法器的输出信号输入到第四十一个乘法器，第三十九个加法器的输入分别接第四十一个乘法器和第三十八个加法器，第三十九个加法器的输出信号为第m帧信号和其对应延迟信号的能量差ener2(m)；所述的相位翻转判决器（305）包括(M/20-1)个单位延迟器、四个乘法器、一个加法器和二个比较器，第一个乘法器的输入信号都接第m帧信号相角的余弦cv(m)，第二个乘法器的输入信号都接第m帧信号相角的余弦sv(m)，第三个乘法器的输入信号都接第m帧信号和其对应延迟信号的能量差ener2(m)，第三个乘法器的输出信号输入到第四个乘法器；第一个加法器的输入信号分别接第一个乘法器的输出信号和第二个乘法器的输出信号；第一个比较器的输入信号分别接第一个加法器的输出信号和第四个乘法器的输出信号；第一个比较器的输出信号分别输入到第一个单位延迟器和第二个比较器；第一个单位延迟器的输出信号输入到第二个单位延迟器，第二个单位延迟器的输出信号输入到第三个单位延迟器，以此类推，第(M/20-2)个单位延迟器的输出信号输入到第(M/20-1)个单位延迟器，第(M/20-1)个单位延迟器的输出信号输入到第二个比较器，第二个比较器的输出为相位翻转判决结果；所述的调幅系数检测器（40）包括当前帧降采样器（401）和调幅系数判决器（402），滤波信号u(n)输入到当前帧降采样器（401），当前帧降采样器（401）的输出端与调幅系数判决器（402）连接，调幅系数判决器（402）的输出为判决调幅信号是否存在结果；所述的当前帧降采样器（401）包括三个单位延迟器和二十二个加法器，当前帧滤波结果幅度|u(m*20)|输入到第一个加法器，当前帧滤波结果幅度|u(m*20+1)|输入到第一个加法器，当前帧滤波结果幅度|u(m*20+2)|输入到第二个加法器，当前帧滤波结果幅度|u(m*20+3)|输入到第三个加法器，以此类推，当前帧滤波结果幅度|u(m*20+19)|输入到第十九个加法器，第十九个加法器的输出信号分别输入到第一个单位延迟器和第二十个加法器；第一个单位延迟器的输出信号分别输入到第二个单位延迟器和第二十个加法器，第二个单位延迟器的输出信号输入到第三个单位延迟器和第二十一个加法器，第三个单位延迟器的输出信号输入到第二十二个加法器；第二十个加法器的输出信号输入到第二十一个加法器，第二十一个加法器的输出信号输入到第二十二个加法器，第二十二个加法器的输出为降采样后各点幅值中的最小值min、最大值max和调幅系数am；所述的调幅系数判决器（402）包括3个比较器和2个与逻辑门；第一个比较器的输入信号分别接降采样后各点幅值中的最小值min和阈值THRES4，第二个比较器的输入信号分别接调幅系数am和阈值THRES5，第三个比较器的输入信号分别接调幅系数am和阈值THRES6；第一个与逻辑门的输入端分别连接第一个比较器和第二个比较器，其输出端连接第二个与逻辑门，第三个比较器的输出端连接第二个与逻辑门，第二个与逻辑门的输出为判决调幅信号是否存在结果；所述的判决器（50）包括一个与逻辑门、一个乘法器和一个加法器；与逻辑门的输入信号分别为2100Hz检测器（20）输出结果和相位翻转检测器（30）输出结果，与逻辑门的输出信号输入到乘法器；加法器的输入信号分别为乘法器的输出信号和调幅系数检测器（40）输出结果，加法器的输出为对输入信号x(n)的判决结果。