Необходимое оборудование и программное обеспечение

Для выполнения этого примера с использованием захваченных сигналов необходимо следующее программное обеспечение:

Для приема сигналов в режиме реального времени необходимо также одно из следующих аппаратных средств:

Полный список платформ SDR, поддерживаемых Communications Toolbox, см. в разделе «Поддержка аппаратного обеспечения MATLAB и Simulink для SDR» Программного радио (SDR).

Фон

ЧМ-вещание использует частотную модуляцию (ЧМ) для обеспечения высокоскоростной передачи звука по широковещательным радиоканалам. Фильтры предварительного акцентирования и снятия акцентирования используются для уменьшения влияния шума на высокие звуковые частоты. Стереокодирование обеспечивает возможность одновременной передачи как левого, так и правого аудиоканалов по одному и тому же ЧМ-каналу [1].

Выполнить пример

Напечатать FMReceiverExample в окне команд MATLAB или нажмите кнопку «Открыть пример», чтобы открыть и запустить пример. Необходимо ввести следующую информацию:

Пример воспроизведения полученного звука через динамики компьютера.

ПРИМЕЧАНИе.В этом примере используется центральная частота, выходящая за пределы диапазона настройки PlutoSDR по умолчанию. Щелкните Настроить (Configure) PlutoRadio (AD9364), чтобы использовать радио ADALM-PLUTO вне допустимого диапазона настройки.

Структура приемника

Система FM Broadcast Demodulator Baseband System object™ преобразует входную частоту дискретизации 228 кГц в 45,6 кГц, частоту дискретизации аудиоустройства главного компьютера. В соответствии со стандартом ЧМ-вещания в Соединенных Штатах постоянная времени фильтра нижних частот для снятия акцента устанавливается равной 75 микросекундам. В этом примере обрабатываются принятые моносигналы. Демодулятор также может обрабатывать стереосигналы.

Для выполнения стереодекодирования объект основной полосы частот широковещательного демодулятора ЧМ использует пиковый фильтр, который выбирает пилот-тон 19 кГц, из которого создается несущая 38 кГц. Используя результирующий сигнал несущей, блок основной полосы частот широковещательного демодулятора ЧМ преобразует с понижением частоты сигнал L-R, центрированный на частоте 38 кГц, в основную полосу частот. После этого сигналы L-R и L + R проходят через 75 микросекундный фильтр снятия акцента. Блок основной полосы частот широковещательного демодулятора ЧМ разделяет сигналы L и R и преобразует их в аудиосигнал 45,6 кГц.

Пример кода

Приемник запрашивает пользовательский ввод и инициализирует переменные. Затем он вызывает источник сигнала и приемник ЧМ-вещания в цикле. Петля также отслеживает время радиосвязи, используя длительность кадра и потерянные выборки, сообщенные источником сигнала.

Выходной сигнал задержки источника сигнала является указанием того, когда выборки были фактически приняты, и может использоваться для определения того, насколько близко к реальному времени работает приемник. Значение задержки 1 и значение потерянных выборок 0 указывает, что система работает в режиме реального времени. Значение задержки больше единицы указывает на то, что приемник не смог обработать выборки в реальном времени. Задержка указывается с точки зрения количества кадров. Может быть от 1 до 128. Если задержка больше 128, то выборки теряются.

% Request user input from the command-line for application parameters
userInput = helperFMUserInput;

% Calculate FM system parameters based on the user input
[fmRxParams,sigSrc] = helperFMConfig(userInput);

% Create FM broadcast receiver object and configure based on user input
fmBroadcastDemod = comm.FMBroadcastDemodulator(...
    'SampleRate', fmRxParams.FrontEndSampleRate, ...
    'FrequencyDeviation', fmRxParams.FrequencyDeviation, ...
    'FilterTimeConstant', fmRxParams.FilterTimeConstant, ...
    'AudioSampleRate', fmRxParams.AudioSampleRate, ...
    'Stereo', false);

% Create audio player
player = audioDeviceWriter('SampleRate',fmRxParams.AudioSampleRate);

% Initialize radio time
radioTime = 0;

% Main loop
while radioTime < userInput.Duration
  % Receive baseband samples (Signal Source)
  if fmRxParams.isSourceRadio
      if fmRxParams.isSourcePlutoSDR
          rcv = sigSrc();
          lost = 0;
          late = 1;
      else
          [rcv,~,lost,late] = sigSrc();
      end
  else
    rcv = sigSrc();
    lost = 0;
    late = 1;
  end

  % Demodulate FM broadcast signals and play the decoded audio
  audioSig = fmBroadcastDemod(rcv);
  player(audioSig);

  % Update radio time. If there were lost samples, add those too.
  radioTime = radioTime + fmRxParams.FrontEndFrameTime + ...
    double(lost)/fmRxParams.FrontEndSampleRate;
end

% Release the audio and the signal source
release(sigSrc)
release(fmBroadcastDemod)
release(player)

Дальнейшие исследования

Для дальнейшего изучения примера можно изменить центральную частоту радио RTL-SDR или радио ADALM-PLUTO и прослушать другие радиостанции.

Для обработки сигналов стереофоническим способом и сравнения качества звука можно установить для свойства Stereo объекта демодулятора ЧМ значение true.

Для получения подробной информации о системных параметрах можно ознакомиться со следующей функцией:

Далее можно изучить сигналы FM с помощью пользовательского интерфейса FMReceiverExampleApp. Это приложение позволяет выбрать источник сигнала и изменить центральную частоту радио RTL-SDR или радио ADALM-PLUTO. Чтобы запустить приложение, введите FMReceiverExampleApp в окне команд MATLAB. Этот пользовательский интерфейс показан на следующем рисунке

Избранная библиография