调频广播频段数字广播模数信号的分离方法和接收设备

摘要

本发明为调频广播频段数字广播模数信号的分离方法和接收设备，本分离方法把同频同带的模数混合信号S中相邻的两个矢量信号相加，消除掉了数字信号dm分量，得x2m+x2m+1，x2m和x2m+1的第n个分量可为相位调制信号ejα和ejβ的第n个分量，由此得振幅和相位；再求得参量θ、δ，得到x2m和x2m+1，恢复数字信号dm。按本方法设计的接收设备天线顺序连接调谐模块、模数变换器、数字下变频器、重采样模块，重采样模块的输出接入有本方法具体计算程序的模数信号分离模块，得到相应的模拟调频信号和数字信号，分别接入模拟FM接收器的数字信号解调解码器。最终得到发端发送的模拟声音信号、数字音频信号和数据信号。本发明分离模数信号好，消除相互干扰；性能可靠，易于实现。

主权项

1.调频广播频段数字广播模数信号的分离方法，针对真正的同频同带数模音频广播系统发射的调频广播频段的数字广播模数混合信号，该模数混合信号中m(t)表示模拟调频声音信号，f_c是调频载波；模拟调频调制信号为x_FM，用式①表示：x_FM＝cos[(t)]                       ①其中α(t)是②式给出的相位函数$\alpha \left(t\right)=2\pi f_{c}t+2\pi f_d{\int }_{-\infty }^{t}m\left(\tau \right)\mathrm{d\tau }$②②式中f_d表示最大频率偏移，本方法中令$\underset{t}{\mathrm{ma}}x\left|m\left(t\right)\right|=1$③令模拟调频调制信号的离散时间信号表示为X_FM＝(x₀，x₁，…x_m，…)其中第m项为x_m＝(x_0，m，x_1，m，…，x_N-1，m)，是第m个长度为N的矢量，所述N是数字调频信号中正交频分复用调制的快速傅里叶变换长度，即将模拟调频调制信号序列以快速傅里叶变换的长度为单位分段，N值为2的乘方数；该模数混合信号内还传输一个数字调频信号d(t)，d(t)是数字化后的音频广播信号，或者是数字化后的音频广播信号和数据信号；数字调频信号经过信道编码和调制；数字调频信号d(t)的经过调制星座映射后的频域数字信号表示为D_m＝(D_0，m，D_1，m，…，D_K-1，m)，K≤N，K为有效载波数；D_m经过N点傅里叶逆变换处理完成OFDM多载波调制，得到D的时域信号，表示为d_m＝(d_0，m，d_1，m，…，d_N-1，m)，其中d_0，m，d_1，m，…，d_N-1，m是单个的标量，与上述x_m相同，d_m表示长度为N的矢量；那么，频谱完全重叠的模拟主调频信号和数字调频信号构成的模拟和数字混合信号为s(t)＝x_FM(t)+d(t)          ④其时间离散混合信号表示为S＝(s₀，s₁，s₂，s₃，……)＝(x₀-d₀，x₁+d₀，x₂-d₁，x₃+d₁，…..x_2m-d_m，x_2m+1+d_m…..)⑤其特征在于从混合信号S中分离得到x_2m和x_2m+1、d_m的方法具体步骤如下：步骤1：把接收到的时间离散混合信号S中相邻的两个矢量信号相加，即得到下式s_2m+s_2m+1＝x_2m-d_m+x_2m+1+d_m＝x_2m+x_2m+1所得x_2m+x_2m+1是两个相邻N点长度的模拟调频调制信号的离散时间信号矢量之和，把x_2m和x_2m+1的第n个分量表示为两个相位调制信号Ae^jα和Be^jβ；视A＝B，归一化处理后x_2m和x_2m+1的第n个分量表示为两个相位调制信号e^jα和e^jβ，得到：$x_{2m,n}+x_{2m+1,n}=e^{\mathrm{j\alpha }}+e^{\mathrm{j\beta }}=(1+e^{j(\alpha -\beta )})e^{\mathrm{j\beta }}$$=(1+\cos \theta +j\sin \theta )e^{\mathrm{j\beta }}$$=\sqrt{2+2\cos \theta }(\frac{1+\cos \theta }{\sqrt{2+2\cos \theta }}+j\frac{\sin \theta }{\sqrt{2+2\cos \theta }})e^{\mathrm{j\beta }}$⑥$=\sqrt{2+2\cos \theta }·e^{j(\beta +\delta )}$$=A{e}^{j(\beta +\delta )}$其中θ＝α-β               ⑦$\delta =\arctan \left(\frac{\sin \theta }{1+\cos \theta }\right)$⑧$A=\sqrt{2+2\cos \theta }$⑨从中可以得到其振幅A和相位φ＝β+δ；步骤2：由已知的振幅A，从式⑨中得到步骤3：把步骤2得到θ参量代入式⑧，得到步骤4：把步骤3得到的δ参量代入式⑥的相位部分φ＝β+δ，得到参量β＝φ-δ，或者$\beta =-j\ln \left[\frac{x_{2m,n}+x_{2m+1,n}}{A}\right]-\delta$其中，x_2m和x_2m+1是接收到的信号，是已知的；步骤5：把步骤2和4得到的θ、β参量代入式⑦，得到α＝θ+β；步骤6：把步骤4和步骤5得到的β和α分别代入相位调制信号e^jα和e^jβ，得到x_2m＝e^jα和x_2m+1＝e^jβ；步骤7：从接收到的s_2m＝x_2m-d_m中减掉x_2m，或者从s_2m+1＝x_2m+1+d_m减去x_2m+1，恢复数字信号d_m。