本实用新型涉及通信技术领域，特别是ASK幅度自适应抗噪声解调装置。
背景技术：
在无线传输中，信号是以电磁波的形式通过天线辐射到空间的，为了获得较高的辐射效率，天线的尺寸一般应大于发射信号波长的四分之一，而基带信号包含的较低频率分量的波长较长，致使天线过长而难以实现。通过调制，把基带信号的频谱搬至较高的载波频率上，可以大大减少辐射天线的尺寸。另外，调制可以把多个基带信号分别搬移到不同的载频处，以实现信道的多路复用，提高信道利用率，与此同时，调制可以扩展信号带宽，提高系统抗干扰、抗衰落能力，提高传输的信噪比。解调是从携带消息的已调信号中恢复消息的过程，是调制的逆过程。
传统ASK数字解调涉及判决门限和符号定时两个方面，由均值计算获得判决门限难以适应0、1分布不均的信号传输，而符号定时依赖于同步算法的准确性。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本实用新型提出一种ASK幅度自适应抗噪声解调装置，其特征在于, 所述ASK幅度自适应抗噪声解调装置包括信号包络检测模块、门限设置模块和噪声处理模块，各模块依次连接；
信号包络检测模块用于从调制信号中获取发送比特序列的包络数据，具体包括下变频单元、低通滤波器和信号合成单元；
门限设置模块包括最大值检测单元、FIFO延时单元、信号门限单元、噪声门限单元和数据门限比对单元, 所述最大值检测单元用于动态获取包络数据的最大保持值，所述FIFO延时单元用于实现数据和门限对齐, 所述信号门限单元将信号门限设置为固定长度内最大保持值的一半，所述噪声门限单元通过最大保持值查表获取数据范围，根据数据范围对基础底噪移位，得到当前幅度信号的底噪值, 所述数据门限比对单元用于将所述FIFO延时单元固定延时输出的数据与所述信号门限、所述底噪值进行比对，若信号幅度大于所述信号门限，并且大于所述底噪值，则当前值判定为1，否则判定为0；
噪声处理模块用于实现正负双向噪声处理。
进一步地，所述下变频单元将接收的ASK已调信号与本地载波相乘，得到同相分量和正交分量。
进一步地，所述低通滤波器对所述同相分量和所述正交分量进行低通滤波，得到对应的低频I、Q信号。
进一步地，所述信号合成单元将I、Q两路信号平方相加后再开方，开方结果即为发送比特序列的包络数据。
进一步地，所述基础底噪根据有噪信号仿真得到，查找表通过ISE IP核实现。
进一步地，所述噪声处理模块先处理正向噪声，再处理负向噪声，输出最终的数据。
进一步地，所述正向噪声指代信号在一段时间内发送全0，且信号噪声较大时，仅通过门限判定会出现部分为1的情况，所述负向噪声指代信号在一段时间内发送全1，且信号噪声较大时，仅通过门限判定可能存在少量为0的情况。
进一步地，所述ASK幅度自适应抗噪声解调装置基于FPGA实现。
进一步地，发送端串口波特率9600bit/s，接收端串口波特率与发送端相等。
进一步地，所述低通滤波器输出的I、Q信号位宽为24bit。
附图说明
图1是算法流程图；
图2是装置结构示意图；
图3是当前信号底噪获取流程图；
图4是正负双向噪声处理流程图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。
ASK幅度自适应抗噪声解调算法包括如下步骤：
1）信号包络检测，接收端接收ASK已调信号，利用下变频技术将ASK已调信号与本地载波相乘，得到同相分量和正交分量，对同相分量和正交分量低通滤波，得到对应的低频I、Q信号，将I、Q两路信号平方相加后再开方，得到与频偏相偏无关的发送比特序列的包络数据；
2）将包络数据分为两路，一路用于最大值检测，动态获取包络数据的最大保持值，一路存入FIFO，延时后将数据读出，使得最大保持值正好对应FIFO输出的采样点；
3）考虑到如果将判决门限设定为固定长度信号的均值，在固定长度内信号全0、全1或者0/1分布不均的情况下容易导致判决出错，因此，将信号门限设置为固定长度内最大保持值的一半，当信号为全1时，满足信号大于最大保持值的一半，判决结果为1，噪声较大导致少量为0的点，可以通过后续的负向噪声处理纠正；当信号全0时，在信道噪声的影响下，虽然存在信号判为1的情况，同样可以由后续的正向噪声处理纠正；
4）考虑到在同样信噪比下，输入信号幅度不同，底噪门限也在变化，同样的输入幅度，可能是小信号的有用信号，也可能是大信号的底噪，为了避免误判，通过信号的最大保持值查表获取数据范围，根据数据范围对基础底噪移位，得到当前幅度信号的底噪值，若信号幅度大于最大保持值的一半，并且大于底噪值，当前值判定为1，否则判定为0，基础底噪根据有噪信号仿真得到；
5）将FIFO固定延时输出的数据与信号门限、底噪值进行比对，若信号幅度大于信号门限，并且大于底噪值，则当前值判定为1，否则判定为0；
6）正负双向噪声处理，若信号在一段时间内发送全1，且信号噪声较大时，仅通过门限判定可能存在少量为0的情况，将其定义为负向噪声，若信号在一段时间内发送全0，且信号噪声较大时，仅通过门限判定会出现部分为1的情况，将其定义为正向噪声，考虑到正向噪声发生概率大于负向噪声，因此，处理分先后顺序，先处理正向噪声，再处理负向噪声，输出最终的数据。
基于上述算法的ASK幅度自适应抗噪声解调装置包括信号包络检测模块、门限设置模块和噪声处理模块。
装置的基本配置如下：发送端串口波特率9600bit/s，接收端串口波特率与发送端相等，ADC/DAC采样率125Kbps，传输一个比特数据需要13个采样点，低通滤波器输出的I/Q信号位宽为24bit，采用FPGA实现该装置，开方后信号sqrt_out[23:0]位宽不变。
信号包络检测模块用于从调制信号中获取发送比特序列的包络数据，具体包括下变频单元、低通滤波器和信号合成单元。具体处理过程为：
模块接收的ASK已调信号为：
其中，为数字基带二进制比特周期，为载波频率，为ADC采样周期，表示持续时间为的矩形脉冲，对应个采样点，为发送的二进制比特。
下变频单元将ASK已调信号与本地载波相乘，得到同相分量和正交分量。
同相分量为：
正交分量为：
由于为低频分量，通过低通滤波器对同相分量和正交分量低通滤波，得到对应的低频I、Q信号，具体形式如下：
信号合成单元将I、Q两路信号平方相加后再开方，具体运算公式如下：
开方结果即为发送比特序列的包络数据，均为正值，且与频偏相偏无关，因此，信号包络检测模块可以实现一定的抗载频失配。
门限设置模块包括最大值检测单元、FIFO延时单元、信号门限单元、噪声门限单元和数据门限比对单元。
最大值检测单元用于动态获取开方后信号的最大保持值max_keep。
FIFO延时单元用于实现数据和门限对齐。考虑到获取开方后信号的最大保持值max_keep的过程中，计算长度约为一个字节数据128个采样点，在得到前128个采样点的最大值时，已经输入系统128个数据。为了数据和门限对齐，一边将数据用于最大值检测，一边把数据存入FIFO延时单元，延时128拍之后将数据读出，此时max_keep正好对应FIFO延时单元输出的128个采样点。
如果将判决门限设定为固定长度信号的均值，在固定长度内信号全0、全1或者0/1分布不均的情况下容易导致判决出错。因此，本实用新型的改进在于，信号门限单元将信号门限设置为固定长度内最大保持值max_keep的一半，当信号为全1时，满足信号大于max_keep/2，判决结果为1，噪声较大导致少量为0的点，可以通过后续的负向噪声处理纠正；当信号全0时，在信道噪声的影响下，虽然存在信号判为1的情况，同样可以由后续的正向噪声处理纠正。
在同样信噪比下，输入信号幅度不同，底噪门限也在变化。同样的输入幅度，可能是小信号的有用信号，也可能是大信号的底噪，如果装置采用统一的底噪门限，势必导致小信号漏检或高电平脉宽变窄，大信号高电平脉宽变宽。为了避免误判，噪声门限单元通过最大保持值max_keep，查表获取数据范围，根据数据范围对基础底噪移位，得到当前幅度信号的底噪值now_nio，若信号幅度>max_keep/2，并且大于now_nio，当前值判定为1，否则判定为0。基础底噪min_nio根据24bit有噪信号仿真得到，设置为512，查找表通过ISE IP核实现，设计为8bit位宽，2^16深度。
数据门限比对单元用于将FIFO固定延时输出的数据与信号门限、底噪值进行比对，若信号幅度大于信号门限max_keep/2，并且大于底噪值now_nio，则当前值判定为1，否则判定为0。
噪声处理模块用于实现正负双向噪声处理。若信号在一段时间内发送全1，且信号噪声较大时， 仅通过门限判定可能存在少量为0的情况，为了方便，将其定义为负向噪声。为了校正此类错误，对结果进行负向噪声处理。若信号在一段时间内发送全0，且信号噪声较大时，仅通过门限判定会出现部分为1的情况，将其定义为正向噪声。同样，针对该错误，对结果进行正向噪声处理。正向噪声发生概率大于负向噪声，因此，处理分先后顺序，先处理正向噪声，再处理负向噪声。
现以正向噪声处理为例，结合串口传输特性，阐述噪声处理原则：若为单个脉冲信号，高电平正常保持时间为13个采样点，受噪声影响，约为13±2个采样点。但若全0传输，由于噪声的随机性，单个脉冲的持续时间也不会超过5~6个点。因此，从脉冲上升沿开始计数，计算每个高电平脉冲的保持时间cnt_pulse，如果cnt_pulse>=11，则参与计算的整个高电平脉冲保持，如果cnt_pulse<11，则认为参与计算的高电平脉冲为噪声所致，整个脉冲置0。负向噪声处理与正向处理类似，将正向输出取反做负向处理，等同于再次做正向处理，将负向处理的结果取反，即可得到解调输出比特。二者唯一不同之处在于，正向处理输出初值赋0，负向处理初值赋1。
本实用新型提出的ASK幅度自适应抗噪声解调算法及装置，属于全数字非相干解调，通过检测包络最大值、动态配置判决门限、正负双向噪声处理，实现了对ASK传统解调算法的优化。不仅具有很好的抗噪声性能（应用信噪比低至14dB），还可以自动匹配输入信号的幅度，适用于信号强度不稳定（渐变+突变）的实际应用场景，同时能对0/1不对称数据实现正确解调，克服了传统ASK解调的缺点，具有很大的实用性。
以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。