一种基于半余弦函数的数字正交滤波方法与流程

本发明涉及无线通信领域，具体是一种基于半余弦函数的数字正交滤波方法。

背景技术：

在高速移动环境下，无线通信系统会产生较大的多普勒频移，信道具有双选性衰落，这会严重影响无线通信系统的性能。滤波器组多载波技术是未来无线通信的研究热点之一。该技术具有很强的抗时频双选衰落，所以滤波器组多载波技术较好的用于高速移动通信领域。在我国高速移动通信一般是用于高铁和动车、地铁等场合。那么，滤波器组多载波技术用在高速移动物体高铁、动车、地铁的通信上可以很好地抵抗多普勒效应和多径效应，应用于实际意义重大。可见未来，滤波器组多载波技术是高速移动通信必不可少的研究方向。其中滤波器组多载波技术关键在于其滤波器组的使用情况。

脉冲成型滤波器是滤波器组多载波技术重要内容之一。发送数字信号时，一般需要通过成型滤波器，把发送的信号进行对应的成型滤波。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于半余弦函数的数字正交滤波方法，该方法能够消除符号间干扰，从而提高无线通信系统的性能。

一种基于半余弦函数的数字正交滤波方法，包括：

(1)半余弦函数，半余弦函数在时域和频域上衰减速度快；

(2)zak域变换，使时域信号转化为zak域信号；

(3)滤波器组多载波系统正交化表达式

使在zak域的数据正交化；

(4)zak域反变换，将信号还原到zak变换前的域形式。

本发明的优点是：由于滤波器滚降速度快，信号经过脉冲成型滤波器后，能够消除符号间干扰，在高速移动通信下有较好的性能。

附图说明

图1基于半余弦函数的数字正交滤波器实现步骤图；

图2半余弦函数序列脉冲图3序列脉冲的zak变换图；

图3序列脉冲的zak变换图；

图4zak域信号正交化图；

图5基于半余弦函数的数字正交滤波器的采样值图；

图6基于半余弦函数的数字正交滤波器在fbmc系统的性能图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步的详细说明。可以理解为，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关的发明，而非对本发明的限定。

一种基于半余弦函数的数字正交滤波方法，包括：

(1)半余弦函数，其表达式为半余弦函数在时域和频域上衰减速度很快。

(2)zak域变换，假设有限长度的序列脉冲为h0[k]的zak域变换，其表达式为其中k＝0,1,2,3…k/2-1，s＝0,1,2,3…,r-1,r式任意取常数,k是子载波数。

(3)滤波器组多载波系统正交化表达式

表达式可以使在zak域的数据正交化。

(4)zak域反变换,这是zak域变换逆过程，把信号还原到zak变换前的域形式。

本实施例结合滤波器组多载波fbmc技术，具体包括如下步骤：

步骤1，构造半余弦函数的脉冲序列c[k]。其中序列长度为子载波个数的两倍，半余弦函数是一个ofdm/oqam系统中常用的函数，类似于高斯函数。半余弦函数在时域和频域上衰减速度很快，很适合用于滤波器当中。

步骤2，计算c[k]的离散zak域变换矩阵zc[k,s]。经过步骤1之后，c[k]是离散的脉冲序列。zak域变换后,zc[k,s]是一个具有zak域特征的数据，从信号角度看，zc[k,s]是长度与c[k]相同的复数信号。

步骤3，步骤2得到的矩阵zc[k,s]，根据

计算正交滤波器zc[k,s]的zak域变换矩阵zc0[k,s]。其中m,s是子载波个数。经过上式，就可以得到zak域变换矩阵zc0[k,s]，上式主要是为让滤波器脉冲满足正交性。脉冲序列满足正交可以有效的提高滤波器的性能。

步骤4，进过步骤3得到的zc0[k,s]，接着对zc0[k,s]做一个zak域逆变换得到h[k]。进过zak域逆变换得到的h[k]数据在时频上都能满足正交性。而且有很好的时频聚焦性能。这样不仅提高滤波器的性能而且降低了实现的复杂度。

步骤5，经过步骤4得到的h[k]数据可以用于滤波器组多载波fbmc技术中的滤波器。其中滤波器是满足正交性的，上述h[k]称为数字正交滤波器。

实施例：

本实例采用滤波器组多载波技术作为测试对象，信道采用时频双选信道，模拟高速移动通信。基于半余弦函数的正交滤波器实现过程如图1所示，具体实现如下：

(1)使用半余弦函数产生8193个序列脉冲c[k]，脉冲信息如图1所示。

(2)脉冲序列c[k]进行zak域变换，得到数据zc[k,s]，zc[k,s]截取zak域半子载波个数数据，如下图2所示。

(3)基于zc[k,s]数据做正交化，得到数据zc0[k,s]，zc0[k,s]截取半子载波个数数据，如下图3所示。

(4)正交化后得到的数据zc0[k,s]做zak域反变换，得到数据如下图4。

(5)滤波器在滤波器组多载波系统下使用，性能如图5-6所示。