混有白噪声的SOS信号实时处理系统设计

2016-08-08西华师范大学电子信息工程学院肖顺文李怡琳

电子世界 2016年13期

关键词：检测

西华师范大学电子信息工程学院杨湲肖顺文易欢李怡琳

混有白噪声的SOS信号实时处理系统设计

西华师范大学电子信息工程学院杨湲肖顺文易欢李怡琳

【摘要】因为混有白噪声的SOS信号不容易被检测到，所以很难实现紧急救援，因此本设计的目的是对混有白噪声的SOS信号进行处理。首先检测混合信号中是否含有SOS信号，其次将混合信号进行调制，再次对调制信号进行滤波处理，然后对滤波信号进行同步操作，最后将同步信号解调出来。从电路的仿真看出，本设计能快速地、较高精度地将混有白噪声的SOS信号识别出来，达到了设计的目的。

【关键词】SOS信号；白噪声；检测；快速地

1　前言

由于在一些偏僻，或者人群较少的地方，当人遇到危险，或者处于危险地境地，人们便会发出求救信号，但是SOS信号在传输过程中易受到周围环境的影响，那么夹杂着噪声的SOS信号便很难检测到，于是很难实现紧急救援。因此对混有噪声的SOS信号的检测具有重大的意义。本设计的预期目的是能较高精度，较快的将SOS信号从噪声中识别出来，并解调出SOS信号，体现本设计的通用性，实时性，及时性等优点。

2　设计原理

本设计的SOS信号是由三长三短三长的数字信号模拟，噪声采用白噪声代替，白噪声是由频谱均匀分布的M序列模拟［1］，检测模块采用文本设计，低通滤波器采用quartus与matlab相结合的方法实现，即将matlab生成的滤波系数导入到QUARTUS 的FIR IP CORE里面［2，3］，调制解调采用文献［4］的设计，数字锁相环采用文献［5］的设计。设计中将白噪声和SOS信号通过或门进行混合，输出混合信号，检测模块判断输入的信号是否是含有白噪声的SOS信号，若不是则舍弃，输出0；若是，则调用调制模块进行FSK调制，然后将调制信号通过低通滤波器，滤除一部分噪声和高频成分，然后再将滤波输出信号输入到锁相环，实现位同步，最后将同步信号输出到解调模块，输出解调信号［6］。

3　电路整体结构

本设计的电路整体结构如图1所示，clk为时钟信号，load为加载信号，clk输入到SOS信号产生模块，输出SOS信号，clk，load输入到白噪声产生模块，输出白噪声信号，将SOS信号与白噪声信号相叠加，输出混合信号，检测模块对混合信号进行判断识别，若为混有白噪声的基带信号，则输入到调制模块，调制模块对混合信号进行FSK调制，然后输出调制信号，滤波模块的功能是将调制信号中混有的一部分噪声和高频信号滤除，然后输出滤波信号，滤波信号经锁相环输出同步信号，最后将同步信号输出到解调模块，输出解调信号。

图1　整体电路结构

4　仿真模块及硬件电路

4.1各功能仿真模块

4.1.1SOS信号产生模块设计

SOS信号产生模块如图2所示，clk为输入的100MHz的时钟信号，q4为输出的SOS信号。

图2　SOS信号产生模块

图3 噪声模块

4.1.2噪声模块设计

噪声由频谱均匀分布的M序列模拟［1］，功能模块如图3所示，load为加载信号，q为输出的噪声信号。

4.1.3检测模块设计

检测模块如图4所示，fin为输入的混合信号，outt为输出的检测信号。

图4　检测模块

4.1.4滤波器模块设计

滤波器模块如图5所示，本设计的滤波器是截止频率为26MHz 的21阶的低通滤波器，调用quartus内部的IP CORE ，通过matlab的fdatool便可生成21阶的滤波参数。然后将滤波参数进行量化，量化后的滤波系数为：-27，-18，23，60，38，-49，-128，-49，-87，126，431，655，655，431，126 ，-87，-128，-49，38，60，23，-18，-27，将量化后的滤波系数导入到fir ip core里面，便可生成21阶的低通滤波器，滤波器的有效输出位是观察matlab与quartus的仿真时序确定。在时序仿真时，reset_n设置为“1”，ast_sink_data［15..0］设置为“0”，ast_sink_valid设置为“1”，ast_source_ready设置为“1”，ast_sink_error［1..0］设置为“0”，out为输出的滤波信号［2，3］。